Импульсный вольтметр

ьрО П И С "А-Н.И ЕИЗОБРЕТЕН ИЯ Со 1 оз СоветскиеСоциалистическиеРеспублик и 789806 Ж(22) Заявлено 20.09.78 (21)2665073/18-21с присоединением заявки РЙ -Опубликовано 23.12,80, Бюллетень РЙ 47 Дата опубликованкя описания 26.12.80(7) Заявитель физико-механический институт АН Украинской ССР(54) ИМПУЛЬСНЫЙ ВОЛЬТМЕТР 1Изобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано в устройствах для измерения амппитуд случайно расположенной на временной осипоследовательности импульсов,Известны устройства для измеренияамплитуд импульсов, работающие с использованием накопительных элементов 1.Недостатком этих устройств являетсяизменение их выходного параметра окопо1 Освоего среднего значения из- за несвоевременной подачи в элемент памяти зарядных и разрядных сигнапов,. приводящеек низкой точности измерения, особенно втех случаях, когда выходной параметр15необходимо преобразовать в шерровой код,Наиболее близкий предлагаемому импульсный вольтметр содержит дирференциальный усилитель, прямой вход которогоявляется входом устройства, а инверсныйвход соединен с неэаземленным контактомпервого разрядного ключа, катодом первого диода, конденсатором диодно-конденсаторной зарядной цепи и прямым входом 2повторителя напряжения, инверсный вход . которого соединен с выходом, одновибратор, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя и анодом первого диода, зарядный доэирующий конденсатор, одна обкладка которого соединена с выходом повторителя напряжения, а другая - со средним выводом цепочки из двух последовательно и согласно соединенных диодов, подключенных параллельно входу усилителя постоянного тока, выход которого является выходом устройства, а в отрицательную обратную связь усилителя постоянного тока включен запоминающий конденсатор, вход усилителя постоянного тоха соединен с первым коммутирующим контактом второго разрядного ключа и с разрядным дозируюшим онденсатором, соединенным со вторым коммутирующим контактом второго раэряднт го ключа, третий контакт которого соединен с выходом устройства, а управляющие входы разрядных ключей соединены с выходом одновибратора 2.6 3 78 Г)80И этом вольтметре исключены пульсации выходного параметра. Однако он им- ет тот существенный недостаток, что осуществляет усреднение амплитуд импульсов напряжения лишь в случае, когда длительность импульса, поступающего с выхода .одновибратора на разрядные ключи, больше максимально возможной длительности затухающей части входного импульса. Если на вход вольтметра поступают случайно 16 расположенные на временной оси импульсы, возможны ситуации формирования импульсов на конденсаторе диодно-конденсаторной зарядной цепи с амплитудой, меньшей амплитуды входного импульса, что приводит к увеличению погрешности измерения амплитуды импульса. Такая ситуация возможна при длительности затухающей части входного импульса, большей длительности импульса на выходе одновибратора.В этом случае от одного входного импульса возможно формирование нескольких импульсов с различными амплитудами на конденсаторе диодно-конденсаторной зарядной цепи, что также приводит к увеличению погрешности измерения.Бель изобретения - расширение частотногодиапазона и повышение точности измерения импульсного вольтметра.Укаэанная цепь достигается тем, что в импульсный вольтметр, содержащий дифференциальный усилитель, прямой вход которого является входом устройства, а инверсный вход соединен с незаземленным контактом первого разрядного ключа, ка 35 тодом первого диода, конденсатором диод- но-конденсаторной зарядной цепи и прямым входом повторителя напряжения, инверсный вход которого соединен с выходом, одно- вибратор, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя и анодом первого диода, зарядный дозирующий конденсатор, одна обкладка которого соединена с выходом повторителя напряжения, а другая - со средним выводом цепочки из двух последовательно и согласно соединенных диодов, подключенных параллельно входу усилителя постоянного тока, выход которого является выходом устройства, а в отрицательную обратную связь56 усилителя постоянного тока включен запоминающий конденсатор, вход усилителя постоянного тока соединен с первым коммутирующим контактом второго разрядного ключа и с разрядным доэирующим конденЫ сатором, соединенным со вторым коммутирующим контактом второго разрядного ключа, третий контакт которого соединен с выходом устройства, введены нуль-орган,элемент задержки и триггер, причем вход нуль-органа соединен с прямым входом дифференциального усилителя, выход нуль- органа через элемент задержки соединен с одним из входов триггера, другой вход которого соединен с выходом одновибратора, а выход триггера соединен с управляющими входами разрядных ключей.На фиг. 1 приведена блок-схема импульсного вольтметра; на фиг. 2 - временные диаграммы импульсов, поясняющие его работу.Вольтметр состоит иэ входной клеммы 1, нуль-органа 2, дифференциального усилителя 3, разрядного ключа 4, диода 5, конденсатора диодно-конденсаторной разрядной цепи 6, элемента задержки 7, одновибратора 8, повторителя напряжения 9, триггера 10, зарядного дозирующего конденсатора 11, диодов 12 и 13, эапц. минающего конденсатора 14, усилителя постоянного тока 15, разрядного дозирую- щего конденсатора 16, разрядного ключа 17 и выходной клеммы 18.Вольтметр работает следующим образом.При поступлении на входную клемму 1 устройства,1 -го импульса измеряемой последовательности (фиг. 2 а) на выходе нуль-органа 2 формируется импульс напряжения (фиг. 2 б), задний и передний фронт. которого соответствуют моментам появления и окончания входного импульса, т. е. длительностью, равной длительности входного импульса. Одновременно на ,конденсаторе 6 нарастает напряжениедо амплитудного значения А входного импульса. Посл е этого напряжение на входной клемме 1 устройства начинает спадать, а на конденсаторе 6 остается постоянным, вследствие чего диод 5 закрывается и на выходе дифференциального усилителя 3 возникает отрицательный скачок напряжения, запускающий одновибратор 8, на выходе которого формируется короткий импульс (фиг. 2 д). Передним фронтом этого. импульса запускается триггер 10, который переводит ключ 4 в закороченное состояние, и конденсатор 6 через этот ключ раэряжаегся до нулевого потенциала. Таким образом, на конденсаторе 6 образуется импульс напряжения амплитудой А 1 с крутым задним фронтом (фиг. 2 г). После окончания действия входного импульса, задним фронтом прошедшего через элемент задержки 7 импульса напряжения (фиг, 2 в), с выхода нуль- органа 2 триггер 10 переводится в исходное состояние (фиг. 2 е) до прихода слевременной оси импульсов со сдучайпымндлительностями. Формула изобретения Импульсный вольтметр содержащийдифференциальный усилитель, прямой входкоторого является входом устройства, аинверсный вход соединен с незаэемпеннымконтактом первого разрядного ключа, катодом первого диода, конденсатором диодно-конденсаторной зарядной цепи и прямымвходом повторитепя напряжения, инверсныйвход которого соединен с выходом, одновибратор, вход которого соединен с выходом дифференциального усилитепя и анодом первого диода, зарядный доэирующийконденсатор, одна обкладка которого соединена с выходом повторителя напряжения,а другая - со средним выводом цепочкииз двух последовательно и согласно соединенных диодов, подключенных параллельновходу усилителя постоянного тока, выходкоторого является выходом устройства, ав отрицательную обратную связь усилителя постоянного тока включен запоминающий конденсатор, а вход усилителя постсянного тока соединен с первым коммутирующим контактом второго разрядногоключа и с разрядным дозирующим конденсатором соединенным со вторым коммутирующим контактом второго разрядногоключа, третий контакт которого соединенс выходом устройства, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью расширениячастотного диапазона и повышения точности измерения, он снабжен нуль-органом, .элементом задержки и триггером, причемвход нуль-органа соединен с прямым входом дифференциального усилителя, выходнупь-органа через эпемент задержки соединен с одним из входов триггера, другой вход которого соединен с выходом одновибратора, а выход триггера соединенс управляющими входами разрядных ключей.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Маграчев 3. В. Вольтметры одиночных импульсов. МЭнергия, 1977,с. 22, рис. 6,2, Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2562536/18-21,кл. 501 К 19/04, 03,01,78,5 789806дующего импульса (элемент задержки введен с учетом неидеальности нуль-органа),Далее процесс функционирования вольтметравыполненного согласно данномуизобретению, ан алогичен функционированиюизвестного, т. е. импульс с конденсатора6 через повторитель 9 подается на зарядный дозирующий конденсатор 11 которыйположительным перепадом напряжения заряжается через диод 13 до величины А 1 10а отрицательным. перезаряжается черездиод 12 и запоминающий конденсатор 14,сообщая последнему количество зарядаф 1 = СА , где С 1 - вепичина емкости конденсатора 11. Одновременно с приходом на запоминающий конденсатор 14зарядного импупьса тока происходит егоразряд при подключении к нему черезключ 17 разрядного доэирующего конденсатора 16. Величина заряда, снимаемая щс запоминающего конденсатора одним подключением к нему конденсатора 16, равна. = - ОЮ С 2где С - велйчина емкости конденсато 2ра 16; 25С - величина емкости конденсатора 14,Ц,; - количество заряда на запоминающем конденсаторе 14 вмомент прихода 1-го им- Зопульса.После окончания переходного процессазарядные и разрядные импульсы тока равны по вепичине и противопопожны по знау ( с = ( ф ). Спедоватепьно, привыполнении усповия устойчивости(1 - . )1 выходное напряжениеСвольтметра равноО=о ,где Ко =САМ- масштабный коэффициС 1О С 2ент преобразования,А - среднее значение амплитуд входных импульсов,По сравнению с известным предлагаемое устройство благодаря введению в него нуль-органа, элемента задержки итриггера позволяет формировать импульсы,поступающие на входы разрядных ключей,длительностью практически равной дпительности затухающей части входного им- .50пульса, что дает возможность производитьусреднение не только регулярных амплитуд, но и случайно расположенных наСоставитель С. Коротков Техред М. Рейвес Корректор М. Коста Реаактор А. Маковское Заказ 9028/41 Тираж 1019 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Ъ;тиал ППП Патент"г. Ужгород, ул. Проектная, 4