Преобразователь емкостных параметров двухполюсника в интервал времени

.В 8. 8)етельство СССРР 23/26, 1978,ельство СССРК 27/26,Ъ ЕМКОСТНЪ 1 Х ПАРАКА В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ (57) изме испо носится к элек Изобретение о ительной техн ожет быть ке имер ключа, эамык операционног ющего обратную связь усилителя измеритель температурным ия смещения и входния реактивных емкостторов в услосквоэной про тения являетьзовано для иоставляющих ратчиков и кон зл, ныхныхвиях нои схемы, и его дрейфом напряжен ных токов. 3 ил,с ения обре ирокого изме.,одимости, Целью ременные диаграммы, поту преобразователя, Преобразователь емко ясняющи тных парантервал вр метров двухполюсника вмени содержит блок 1 упточник 2 опорного напря авления, исения, первый с аналоговыгового клю- коммутатод - с втовыход которого соединен ми входами первого анал ча 3, первого и второго ров 4 и 5, а второй вых рыми аналоговыми входам 4 и 5, управляющие вхо соединены с первыми чет ни фу оммутаторов ды которыхырьмя выход Первыи англ лока 1 управлен ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГКНТ СССР(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕМЕТРОВ ДВУХПОЛЮСНИ Изобретение относится к электро- измерительной технике. Преобразователь может использоваться для измерения реактивных составляющих различных емкостных датчиков,и конденсаторов в условиях широкого изменения сквозной проводимости.Целью изобретения является повышее точности измерений, расширениенкциональных возможностей и повышение быстродействия преобразователя.На фиг.1 приведена функциональная схема преобразователя; на фиг,2 схема блока управления; на фиг.3 2ся повышение точности измерений, расширение функциональных возможностей и повышение быстродействия преобразователя. Эта цель достигается тем, что в преобразователь дополнительно введены второй коммутатор, два аналоговых ключа и два резистора. Кроме того, преобразователь содержит блок управления, источник опорного напряжения, аналоговый ключ, коммутатор, резисторы, днухполюсник, опорный конденсатор, операционный .усилитель, нуль-орган,.интегратор, блок формирования фронта. Преобразователь позволяет проводить измерение двух параметров двухполюсника за два такта преобразования без погрешностей, обусловленных влиянием аналогового, говый выход первого коммутатора 4 соединен с входными зажимами исследуемого двухполюсника 6, представленного двумя конденсаторами и двумя резисторами, выходным зажимом, кото- рый соединен с вторым аналоговым выхо- дом первого коммутатора 4, вторым опорным резистором 7, первым опорным резистором 8 и инвертирующим вхо дом операционного усилителя 9. Второй вывод первого опорного резисто" ра 8 соединен с выходом второго ком-) мутатора 5, второй вывод второго опорного резистора 7 соединен с вы-15 ходом первого аналогового ключа 3 и входом третьего аналогового ключа10, аналоговый выход которого соединен с общей шиной, а управляющийвход - с шестым выходом блока 1 управления, пятый выход которого соединен с управляющим входом первого аналогового ключа 3. Третий резистор11 подключен параллельно двухполюснику 6, В отрицательной обратной связи 25операционного усилителя 9 включенопорный конденсатор 12, неинвертирующий вход соединен через четвертыйрезистор 13 с выходом интегратора14, а выход через нуль-орган 15 соеди нен с аналоговым входом второго аналогового ключа 16, выход которогосоединен с входом интегратора 14, ауправляющий вход соединен с седьмымвыходом блока 1 управления, восьмойвход последнего соединен через блок17 формирования фронта с выходом нульоргана 15.В состав блока 1 управления входят четыре одновибратора 18 - 21, 40 четыре. триггера 22-25 и три двухйозиционных переключателя (фиг.2). Одновибраторы 18-21 формируют импульсы управления для коммутаторов 4 и 5, Триггер 22 Формирует управляющее нап ряжение для управления аналоговыми ключами 16 и 3, триггер 23 используется для управления работой триггера 22, Триггер 24 формирует импульсы управления аналоговых ключей 3 и 10, Триггер 25 управляет двухпозиционными переключателями, переключающими времязадающие цепи одновибраторов 18, 19 и 20.Преобразователь работает следующим образом.После включения напряжения пита 11 11 ния и до появления импульса Пуск работа преобразователя с помощьюгде 11,Б ц - составляющие выходного напряжения операционного усилителя 9 соответственно от воздействияпо неинвертирующемуи инвертирующемувходу.Подставляя в (1) значения состав- л яющих, получимЯ +1 К )-,-+ - (1 "е )+Ф С 1 К 114 ЬХо(2)р эка емко сть конденсатора 12;емкости конденсаторов исследуемого двухполюсника;сопротивления резисторов исследуемого двухполюсника;выходноенапряжение интегратора;входные токи по неинвертирующему и инвертирующему входам;составляющие входного тока через двухполюсник 6: где С,14 Вх ф Вх блока 1 управления организуется в режиме компенсации дрейфа напряжения смещения и падений напряжений от входных токов операционного усилителя 9 на его входных цепях.В режиме компенсации входные цепи по инвертирующему входу подключаются к общей шине с помощью ключа 1 О и коммутаторов 4,5 (Фиг.2) и второй аналоговый ключ 16 замыкает цепь автоматического регулирования напряжения компенсации. В нее входят операционный усилитель 9, нуль-орган 15, второй аналоговый ключ 16, интегратор 14, резистор 13. В установившемся состоянии выходное напряжение операционного усилителя поддерживается нулевым. Условие равновесия системы компенсации:При достижении выходным напряжением операционного усилителя 9 нулевого уровня срабатывает нуль-орган 15 и блок формирования фронта 17 формиру 5 ет короткий импульс, который устанавливает триггеры 24 и 25 в состояние нуля. При этом аналоговый ключ 3 размыкается, а аналоговый ключ 1 О замыкается и резистор 7 снова под ключается к общей шине, Двухпозицион - ные переключатели переключаются во второе положение и подключают времяэадающие цепи, позволяющие сформировать одновибраторами 18, 19 и 20 импульсы 5 управления коммутаторов 4,5:Т СКи 2 02 2 2Длительность управляющего импуль 20са аналогового клоча б (фиг.3) будетпропорциональна емкости С1С 1 П э К 7 Св Д =--= С К х С1о о Перепад напряжения на выходетриггера 25 запускает повторно одновибраторы 18, 20, и измерение повторяется с той лишь разницей; что импульсы воздействия формируотся сдлительностью 7 и 2=Т 2 м)СК и в реэульИ 2тате на шестом выходе блока 1 управления импульс д 1 ,определяется следующим образом:"х 2 - С, + С 2) К 1Второй импульс с выхода блока 17формирования фронта устанавливаеттриггеры 24 и 25 в противоположноесостояние и снова подключается к 40общей шине, Триггер 23 работаеткак делитель на 2 и при поступлении11 ивторого фронта импульса из нуляв единицу" на его выходе формируется такой же фронт, который устанавливает триггер 22 в "нуль". При этомоткрывается аналоговый ключ 16 и замыкается цепь автоматического регулирования напряжения компенсации. Допоступления следующего импульса50"Пуск" преобразователь работает врежиме компенсации,Формула изобретенияПреобразователь емкостных пара 55 метров двухполюсника в интервал времени, содержащий источник опорного напряжения, двумя выходами соединенный с аналоговыми входами первого коммутатора, три управляющих входа которого соединены с первыми тремя выходами блока управления, а один из аналоговых выходов через исследуемый двухполюсник соединен с инвертирующим входом оерационного усилителя, а также с первым и вторым опорными резисторами и с аналоговым выходом первого же коммутатора, в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя включен опорный конденсатор, выход которогочерез нуль-орган соединен с блокомформирования фронта, кроме того, второй вывод второго опорного резистора соединен с аналоговым выходом первого аналогового ключа, аналоговыйвход которого соединен с одним иэвыходов источника опорного напряжения, а управляющий вход - с пятымвыходом блока управления, интегратор, отличающий с я тем,что, с цегью повышения точности измерений, расширения функциональных воэможностей и повьшения быстродействия,в него введены второй коммутатор,второй и третий аналоговые ключи,третий и четвертый резисторы, причеманалоговые входы второго коммутаторасоединены с выходами источника опорного напряжения; управляющие входыкоторого соединены с первыми четырьмя выходами блока управления, .а аналоговый выход соединен с первым опорным резистором, кроме того, третийрезистор подключен параллельно исследуемому двухполюснику, а четвертый - между неинвертирующим входомоперационного усилителя и выходоминтегратора, вход последнего соединен с аналоговым выходом второгоаналогового ключа, аналоговый входкоторого соединен с выходом нуль-органа, аналоговый вход третьего аналого-,вого ключа соединен с общей шиной, авыход - с аналоговым выходом первого аналогового ключа, управляющиевходы третьего и второго аналоговыхключей соединены с шестым и седьмьмвыходами блока управления соответственно, вход которого соединен с выходом блока формирования фронта,кроме того, третьи аналоговые входыпервого и второго коммутаторов соединены с общей шиной, а четвертый управляющий вход первого коммутаторасоединен с четвертым выходом блокауправления, 35645691564569 КакпЕНС,Кают Составитель В. ПеровРедактор М. Циткина Техред М.Моргентал ректор М, Максимиши аказ 2275 ираж 55 одпис НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород гарина, 10 Пуск Я Вых ЯВИ 48 ых Ю 8 ых 78 ьа Коюпенс. РА ВОТА