Устройство для измерения и контроля параметров стабилизаторов напряжения

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК ПАТЕНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(71) Научное конструкторское бюро "Миус"(73) Научное конструкторское бюро "Миус"(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ СТАБИЛИЗАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано вспециализированных системах контроля параметров(191 КЯД (1 ц 200399 51) 5 001 К 31 2 б микросхем на стадиях их производства и применения в сложных вычислительных системах Устройство содержит генератор 1 задания режимов, сумМатор 2, генератор 3 тестовых сигналов, стабилизатор 4 напряжения, генератор 5 задания нагрузки, генератор 6 тестовых сигналов, сумматор 7, блок 8 выделения постоянной составляющей, усилитель 9 разности, аналоговое запоминающее устройство 10, схему 12 сравнения, блок 13 цифровой обработки, блок 14 индикации, эадатчик 15 допуска, схему 16 яогической обработки результата, дешифратор 17, счетчик 18, синхронизатор 19, шину Пуск" 20. 3 ил,Изобретение относится к измеритель- линейных интегральных стабилизаторов наной и вычислительной технике и может быть пряжения (авт.св. СССР М 136002 А, кл. 6 01 использовано в специализированныхсисте- В 31/26, 1980),.содержащее коммутатор мах контроля параметров микросхем наста- цифровых сигналов, блок задания режима, диях их производства и применения в 5 состоящий из источника напряжения и иссложных вычислительных системах. точника тока, выходы которых соединеныИзвестно устройство для измерения па- соответственно с клеммами для подключераметров линейных интегральн;х стабили- ния входа и выхода испытуемого стабилизазаторов напряжения (авт.св. СССР М " тора напряжения, клемма для подключения 941912, кл. 601 й 31/26, 1982), содержащее "0 выхода которого соединена с первым вхоблок цифрового управления, компаратор и дом измерительного блока и первым выхоблок задания режима, первый и второй вы- дом регулятора выходного напряжения, ходы которого соединены соответственно с второй выход которого соединен с клеммой клеммами для подключения входа и выхода для подключения управляющего входа исиспытуемого стабилизатора напряжения, 15 пытуемого стабилизатора напряжений, клемма для подключения выхода которого блок цифрового управления, состоящий из подключена к входу измерительного блока, регистра с запоминанием выходного кода и к одному выходу регулятора, другой выход генератора импульсов, выход которого соекоторого соединен с клеммой для подключе-;". динен со счетным входом регистра с эапония регулирующего входа испытуемого ста минанием выходного кода, управляющий билиэатора напряжения, причем выход вход которогосоединен с входом блока цифизмерительного блока через последова- рового управления, компаратор, выход котельно соединенные компаратор и блок торого соединен с входом блока цифрового цифрового управления соединен с управля- управления, а вход- с выходом измерительющим входом регулятора, измерительный 25 ного блока, состоящего из источника опор- блок, содержит источник опорных напряже- ного напряжения, измерительного ний, измерительный делитель, коммутатор, делителя, коммутатора, АЦП и блока цифроаналого-цифровой преобразователь (АЦП), вой обработки, причем первый выход комблок цифровой обработки, при этом один мутатора подключен к входу АЦП, выход выход коммутатора подключен к последова которого соединен с входом блока цифротельно соединенным блоку цифровойобра- вой обработки, первый вход коммутатора ботки и АЦП, первый вход коммутатора - к соединен с входом измерительного блока и входу измерительного блока и одному выво- первым выводом измерительного делителя, ду измерительного делителя, другой вывод второй вывод которого подключен к выходу которого подключен к выходу источника 35 источникаопорногонапряжения, асредний опорных напряжений, а средний вывод - к вывод - к второму входу коммутатора, втовторому входу коммутатора, другой выход рой выход которого соединен с выходом иэкоторого соединен с выходом измеритель- мерительного блока, а источник опорного ного блока, . напряжения выполнен программируемым,Недостатками устройства являются 40 при этом выходы регистра с запоминанием низкая точность измерения параметров, и выходного кода соединены с первой групотсуттвие возможности оценивать динами- пой входов коммутатора цифровых сигначеские х,-.рактеристики стабилизатора. лов, вторая группа входов которогоИзвестно устройство для измерения соединена с входами внешнего управления, параметров интегральных стабилизаторов 45 первая группа выходов коммутатора цифронапряжения, содержащие источник напря- вых сигналов соединена с входами управле. жения питания, блок нагрузок и регулятор ния регулятора выходного напряжения, авыходного напряжения испьггуемого стаби- вторая группа выходов - с входами управлелизатора, в качестве которого применен по- ния источника опорного напряжения.тенциометр с механическим приводом 50 Недостатками устройства являются вы(авт.св. СССР М 535528, кл 6 01 й 31/26, сокиетребования кточностиизмерительно). го АЦП и отсутствие возможности оценитьНедостатками известного устройства динамические характеристики стабилиэатоявляются ограниченный срок службы и ниэ- ра.кое быстродействие, обусловленные соот Целью изобретения является повышевЕтственно невысокой износостойчивостью ние точности измерения параметров и распотенциометров и инерционностью меха- ширение функциональных воэможностей нического привода, устройства.Наиболее близким к изобретению явля- Цель достигается тем, чтов устройствоется устройство для измерения параметров для измерения и контроля параметров ста 200399515 осуществляется измерение лишь перемен 20 ЭО 50 55 билизаторов напряжения, содержащее генератор задания режима, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен кпервому генератору тестовых сигналов, а 5 выход- кстабилизатору напряжения, выход которого соединен с выходами генератора задания нагрузки и второго генератора тес. товых сигналов и входом блока выделения постоянной составляющей, АЦП, блок циф ровой обработки, синхронизатор, шину . "Пуск" и блок индикации, введены усилитель разности, аналоговое запоминающее устройство, задатчик допуска, схема срав-" нения, схема логической обработки результата, счетчик и второй сумматор, первый вход которого соединен с выходом стабилизатора напряжений, второй - с выходом блока выделения постоянной составляющей, а выход через усилитель разности - с первым входом аналого-запоминающего устройства, выход которого через АЦП подключен к блоку цифровой обработки и первому входу схемы сравнения, второй . вход которой соединен с выходом задатчика 2 допуска и первым входом блока индикации, второйвход которого соединен с выходом блока цифровой обработки, при этом выход схемы сравнения соединен с первым входом схемы логической обработки результата, второй вход которой через дешифратор подключен к выходу счетчика, а первый выход соединен с первым входом задатчика допуска и первым входом синхронизатора, третий вход которого подключен к шине 35 "Пуск", а выходы первый - к входу генератора задания режима, к входу генератора задания нагрузки, усилителю разности и задатчику допуска, второй- к второму входу блока выделения постоянной составляю щей, третий - к входам генераторов тестовых сигналов, четвертый - к входу счетчика, к второму входу аналого-запоминающего устройства и к третьему входу схемы логи- . ческой обработки результата, пятый - к вто рому входу АЦП шестой - к третьему входу схемы сравнения, седьмой - . к третьему входу блока индикации.Анализ заявленного технического решения показывает, что в сравнении с аналогами и прототипом оно содержит сумматор, усилитель разности, аналоговое эапомйнающее устройство, эадатчик допуска, схему сравнения, блок логической обработки результата, счетчик и дешифратор, которые отсутствуют в аналогах и прототипе, причем выполняемые этими блоками функции обеспечивают существенное повышение точности измеряемых параметров и расширение функционал ьн ых в озмож н остей устройства. Таким образом, за счет введения вышеуказанных блоков и принадлежащих им связей техническое решение соответствует критериям новизны по сравнению с прототипом и существенно отличается от аналогичных устройств.Суть работы устройства состоит в том, что на стадии задания рабочих режимов испытуемого стабилизатора напряжения осуществляется компенсация постоянной составляющей выходного сигнала; поэтому на второй стадии измерения параметров стабилизатора напряжения, когда на вход и выход его воздействуют тестовые сигналы,ной составляющей выходного сигнала, что позволяет существенно снизить требования к динамическому диапазону измерителя(АЦП) и тем самым повысить точность результирующего измерителя. При этом наличие возможности регулировать поле допуска позволяет оценить время установления выходного сигнала до требуемого значения в условиях воздействия конкретного тестового сигнала.На фиг.1 представлена схема устройства для измерения и контроля параметров стабилизатора напряжения; на фиг.2 - пример реализации синхронизатора; на фиг.3 - пример реализации схемы логической обработки результата.В устройство (фиг,1) входят генератор 1 задания режимов, сумматор 2, генератор 3 тестовых сигналов, стабилизатор 4 напряжения, генератор 5 задания нагрузки, генератор б тестовых сигналоа, сумматор 7, блок 8 выделения постоянной составляющей,усилитель 9 разности, аналоговое запоминающее устройство 10, АЦП 11 схема 12 сравнения, блок 13 цифровой обработки, блок 14 индикации, эадатчик 15 допуска, схема 16 логической обработки результата,дешифратор 17, счетчик 18, синхронизатор19, шина "Пуск" 20.Выходгенератора 1 задания режимовподключен к первому входу первого сумматора 2, второй вход которого соединен с первым выходом генератора 3 тестовых сигналов, а выход - с входом испытуемого стабилизатора 4 напряжения, Выход последнего подключен к выходам генератора 5 задания нагрузки и второго генератора б тестовых сигналов, а также к первому входу второго сумматора 7 и входу блока 8 выделения постоянной составляющей, выход которого соединен с вторым входом сумматора 7. Выход сумматора 27 через усилитель 9 разности и аналоговое запоминающее устройство 10 подключен к первому входу АЦП 11, выход которого соединен с первымвходом схемы 12 сравнения и через блок 13 цифровой обработки с первым входом блока 14 индикации, Второй вход блока 14 подключен к вцходу задатчика 15 допуска и второму входу схемы 12, выход которой соединен с первым входом схемы.16 логической обработки результата. Второй вход схемы 16 через дешифратор 17 подключен к выходу счетчика 18 СТ 18, первый выход соединен с первым входом задатчика 15 и первым входом синхронизатора 19, второй , - с вторым входом синхронизатора, третий вход которого соединен с шиНой "Пуск" 20. Первый выход синхронизатора соединен с 5 10 входом усилителя 9 и вторым входом задатчика 15, второй выход- с генератора вторым входом блока 8, третий - с входом генераторов 3 и 6, четвертый - с вторым входом 20 устройства 10, первым входом счетчика 18 и третьим входом схемы 16, пятый - с вторым входом АЦП 11, вестой - с третьим входом схемы 12, седьмой - с третьим входом блока 14, Шина задания йр подключена к третьему входу задатчика 15. Шина задания Йуст соединена с четвертым входом схемы 16, а шина. задания Идрит - с вторым входом счетчика 18,Генераторы 1 и 5 представляют собой цйфроупрацляемые источники напряжений 30 и токов, обеспечивающие режимы стабилизатора 4, Генераторы 3 и 6 - также цифроуправляемые источники тестовых сигналов с хорошими динамическими параметрами для обеспечения возможности задания импульсов требуемой точности амплитуды и длительности, В общем случае это могут быть ЦАП на типовых интегральных микросхемах, например, серии 594, 572, 1106. Блок 8 обеспечивает фиксацию постоянной составляющей на время измерения параметрастабилизатора 4 и подачу ее на вычитающий вход сумматора 7. Он может быть 40 реализован на серийно выпускаемых АЗУ 45 серии 1100 СК 2 с усилителями развязки по входу и по вцходу, Блок 13, как и в прототипе, может выполнять функции приведения показаний АЦП к аиду, удобному для пользования. Задатчик 15 представлет собой вычитающий счетчик в исходном состоянии, в 50 который заносится число Игр, равное верх ней границе допустимого значения параметра стабилизатора 4. Синхронизатор 19 (фиг.2) содержит элемент ИЛИ 21, триггер 22, элемент И 23, генератор 24, элементы И 25 и 26, сдвиговый регистр 27, элемент ИЛИ 28, триггер 29,элемент ИЛИ 30, регистр 31. Первый вход синхронизатора соединен с первым входом элемента ИЛИ 21, выход входами генератора 1, генератора 5, вторым 15 которого подключен к седьмому выходу синхронизатора и первому входу триггера 22.Второй вход последнего соединен с третьим входом синхронизатора, а выход - с первым входом элемента И 23, второй вход которого подключен к выходу генератора 24 и первым входам элементов И 25 и 26, а выход - к сдвигающему входу сдвигового регистра 27.Первый, второй и третий выходы регистра 27 подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам синхронизатора, причем третий выход через элемент И 25 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 21 и первым входом элемента ИЛИ 28, второй вход которого подключен к второму входу синхронизатора и первым входам триггера 29, а выход соединен через элемент ИЛИ 30 с вторым входом триггера 29. Выход триггера 29 через второй вход элемента И 26 соединен со сдвиговым входом регистра 31, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к четвертому, пятому и шестому выходам синхронизатора.Синхронизатор обеспечивает выработку последовательности импульсов вначале на первом, втором и третьем выходах, ротом циклически на четвертом, Пятом и шестом выходах, а по сигналу от схемы 16 либо выработку синалов на третьем выходе, а затем циклически на четвертом, пятом и шестом выходах, либо выработку сигнала с седьмого выхода для завершения процесса измерений. Пуск синхронизатора осуществляется по команде с шины "Пуск". В исходном состоянии триггеры 22 и 29 устанавливаются в состояние, запрещающее прохождение сигналов через вентили - элементы И 23 и 26 соответственно, а в сдвиговые регистры 27 и 31 заносится единица, подлежащая сдвигу.Схема 16 (фиг,3) содержит счетчик 32,схему 33 сравнения, элементы И 34 и 35.Первый вход схемы 16 соединен с первым входом счетчика 32, второй вход которого соединен с третьим входом схемы 16, а выход - с первым входом схемы 33 сравнения. На второй вход схемы 33 поступает код уставки, а выход соединен с первыми входами элементов И 34 и 35, вторые входы которых подключены к второму входу схемы 16, а выходы - соответственно к первому и втоРому выходам схемы 16Импульсы, поступающие на суммирующий вход счетчика 32 от синхронизатора 19, постепенно увеличивают число в счетчике, а импульсы, поступающие от схемы 12, осуществляют стирание результата в нем. Таким образом, к концу каждого цикла в счетчике 32 оказывается число, равное количеству измерений АЦП, которые оказались .меньше величины Игр в последней партии, предшествовавшей срабатыванию схемы 12. Если число в счетчике 32 больше велицины Муст, то схема 33 разрешает прохождение сигнала с второго входа схемы 16 через эле мент И 34 на первый выход схемы 16. Если число в счетчике 32 меньше йуст, то сигнал с второго "входа схемы 16 через элемент И 35 проходит на его второй выход.10Устройство для измерения и контроля параметров стабилизаторов напряжения работает следующим образом.В исходном состоянии в генераторы 1, 3, 5, 6, эадатчик 15, схему 16 и счетчик 18 15 заносятся исходные данные, В генераторы 1, 3, 5, 6 заносятся данные о режимах ипараметрах тестовых сигналов, в задатчик 15 - величина граничного поля допуска, в счетчик 18 - число, определяющее длитель ность тестового сигнала, Мдлит, схему 16 - число, определяющее максимально допустимоевремя установки, йуст. По сигналу с шины "Пуск" 20 синхронизатор 19 потактно поочередно вырабатывает на каждом из 25 своих выходов управляющий импульс, причем в первый цикл работы синхроимпульсы появляются поочередно на первых шести выходах, а затем циклически появляются на четвертом, пятом и шестом выходах до па ступления команды со схемы 16. Если поступает команда на останов, то синхронизатор вырабатывает импульс на седьмом выходе и останавливается, если на продолжение, то начинается второй цикл, но с импульса на 35 третьем выходе, а при появлении импульса на шестом выходе импульсы потактно появляются только лишь на четвертом, пятом и шестом выходах. Наличие последующих40циклов зависит от сигналов управления со схемы 16. В первом цикле по сигналу с первого выхода генераторы 1 и 5 обеспечивают установление статических режимов работы стабилизатора 4, По второму такту блок 8обеспечивает выделение постоянной со ставляющей в выходном сигнале стабилизатора 4. По сигналам с третьего выхода, генераторы 3 и 6 вырабатывают тестовые;., сигналы, а по четвертому - запоминающее ,", устройство 10, находившееся в режиме сле жения, переходит в режим хранения, при этом сигнал с четвертого выхода поступает в счетчик 18 и в схему 16. По сигналу с пятого выхода осуществляются запуск АЦП 11 ипреобразование входного сигнала в цифравой отсчет. По сигналу с шестого выхода осуществляется опрос схемы 12, которая в случае превышения сигнала с АЦП 11 над величиной допуска вырабатывает сигнал "1" в схеме 16. В дальнейшем синхронизатор 19 вырабатывает импульсы поочередно на четвертом, пятом и шестом выходах, при этом осуществляются аналоговая фиксация измеряемого сигнала в устройстве 10, уменьшение числа в счетчике 18 на единицу, увеличение на единицу числа в схеме 16;измерение сигнала АЦП 1 и сравнение его сдопускам.Первый цикл продолжается до тех пор, пока не будет произведено число йдит измерений, соответствующее времени действия тестового сигнала, Если в результате с выхода схемы 16 поступает сигнал на продолжение работы, синхронизатор 19 обеспечивает выполнение второго цикла измерений, который отличается от предыдущего лишь тем, что последовательность импульсов начинает появляться с третьего выхода синхронизатора, при там, что величина допуска в эадатчике 15 - Игр уменьшается на единицу (Игр - 1). Циклы измерения продолжаются до тех пор, пока при все более жестком допуске схема 16 не выработает сигнал астанова. В этом случае результат измерения представлен в блоке 13 для обработки и представления результата, соответствующего максимальному отклонению от истинного значения при воздействии тестового сигнала,.и по сигналу с седьмого выхода синхронизатора 19, блок 14 индицирует результат измерения и значение поля допуска,Предлагаемое устройство позволяет существенно увеличить точность измерения за счеттого, что существенно снижены требования к динамическому диапазону АЦП. Постоянная составляющая стабилизатора меняется ат 2-3 до 40-5 О В, а реакция на тестовые сигналы изменяется в диапазоне от 0,1 до 50 мВ. Поэтому для измерения сигнала 0,1 мВ на фоне 10 В требуется очень прецеэионный АЦП с хорешими скоростными характеристиками, В предлагаемом устройстве высокая точность достигается при значительно худших характеристиках АЦП - в 10-100 раэ. Воэможность использовать быстродействующий АЦП позволяет расширить функциональные возможности устройства, так как многократные измерения эа время относительно короткого тестового сигнала позволяют оценить время переходного процесса на выходе стабилизатора напряжения и границы изменения выходного сигнала реакции стабилизатора напряжения.Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает эффективное решение цели. Например, по сравнению с прототипом, содержащим помимо системы специальных блоков управляющие ЭВЫ, обеспечиваю2003995 12 10 15 20 25 30 щую выполнение алгоритма и логических опе. раций принятия решений, устройство обеспечивает возможность контроля стабилизаторов напряжения, обладающих достаточно высокими динамическими характеристиками. Например, при использовании персональной ПЭВМ серии ДВК, обеспечивающей предельную скорость обмена до 10 кГц, стабилизаторы, обладающие постоянными времени от единиц микросекунд до единиц миллисе 4Формула изобретенияУСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ СТАБИЛИЗАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее генератор задания режима, выход которого соединен с первым входом первого сумматЬра, второй вход которого подклю-, чен к первому генератору тестовых сигна-: лов, а выход - к стабилизатору напряжения, выход которого соединен с выходами генератора задания нагрузки и второго генератора тестовых сигналов и входом блока выделения постоянной составляющей, аналого-циФровой преобразователь, блок цифровой обработки, синхронизатор, шину Пуск и блок инди- кации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения параметров и Расширения функциональных возможностей устройства, в него введены усилитель .разности, аналоговое запоминающее устройство, задатчик допуска, схема сравне-, ния. схема логической обработки результата, счетчик и второй сумматор, первый вход которого соединен с выходом стабилизатора напряжений, второй - с выходом блока выделения постоянной составляющей, а выход через усилитель разности - с первым входом аналого-запоминающего устройства, выход которого чекунд, принципиально не могут быть проконтролированы; При этом стоимость предлагаемого устройства составляет порядка двух-трех тысяч рублей, что практически на порядок дешевле известной реализации,(56) Авторское свидетельство СССР М 941912, кл. 6 01 й 31/26, 1982. Авторское свидетельство СССР Ь 1365002, кл, 6 01 В 31/26, 1980. рез аналого-цифровой преобразователь подключен к блоку цифровой обработки и первому входу схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом задатчика допуска и первым входом блока индикации, второй вход которого подключен к выходу блока цифровой обработки, причем выход схемы сравнения соединен с первым входом схемы логической обработки результата, второй вход которой через дешифратор подключен к выходу счетчика, первый выход соединен с первыми входами задатчика допуска и синхронизатора, а второй - с вторым входом синхронизатора, третий вход которого соединен с шиной Пуск, а выходы соответственно первыйс входом генератора задания режима, с входом генератора задания нагрузки, усилителем разности и эадатчиком допуска, второй - с вторым входом блока выделения постоянной составляющей, третий - с вхо дами генераторов тестовых сигналов, чет-.вертый - с входом счетчика вторым входом аналого-запоминающего устройства и с третьим входом схемы логической обработки результата, пятый- с вторым входом аналого-цифрового преобразователя, шестой - с третьим входом схемы сравне-.ния, седьмой - с третьим входом блока индикации.2003995 оЬлхеорректор Н. Корол Юрчикова Реда кт акаэ 3324 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 лрФ оставитель М. Бородянскийехред М.Моргентал Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская на 04/5