Файл: Попов В.С. Электрические измерения (с лабораторными работами) учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 148
Скачиваний: 0
мыкается накоротко, так что на сравнивающее устройство СУ воздействуют напряжения Ux и UQ = 64. Так как U0 > [/д. (рис. 5-16), то сравнивающее устройство выдает
|
-0 |
и, |
СУ |
|
i - c r ^ o — t — o ^ o - f — о ^ о — > — 0 ^ * 0 |
т о—о—•—сг^о |
» о ^ о — I |
||
г * = ^ |
2*=rs |
г 5 = « |
г г = * г ' = г |
г " = / |
1S
Б
Рпс . 5-15. Схема ступенчатого потенциометра.
импульс, возвращающий сопротивления А64 и Б64 в их начальные состояния (первое их них размыкается, а вто рое замыкается накоротко), одновременно регистрируется коэффициент 0 в соответствующем разряде (рис. 5-16).
Рпс. 5-16. Работа преобразователя с поразрядным кодированием.
Вторым импульсом УУ сопротивление А32 размыкает ся, а Б32 замыкается накоротко так, что на сравнивающее устройство воздействуют два напряжения: образцовое U0 = 32 и измеряемое Ux > U0. При таком соотношении
150
напряжений импульсом СУ сопротивление А32 остается включенным и регистрируется коэффициент 1 соответ
ствующего |
разряда. |
|
|
|
|
||
|
Третьим |
импульсом УУ |
сопротивление |
А16 |
размы |
||
кается, |
а Б16 замыкается. Теперь U0 = 32 + |
|
16 = 48. > |
||||
> |
Ux, |
и импульсом СУ сопротивление А16 |
и |
замыкается |
|||
накоротко, |
сопротивление Б16 размыкается, |
регистри |
|||||
руется |
0 соответствующего |
разряда. |
|
|
|
||
|
Следующим импульсом УУ сопротивление А8 размы |
||||||
кается, а Б8 замыкается. Теперь напряжение |
|
U0 |
— 40 = |
||||
= |
Ux, |
сопротивление А8 остается включенным, и |
регист |
||||
рируется коэффициент 1 соответствующего разряда. |
|||||||
|
Далее поочередно включаются, а затем выключаются |
||||||
сопротивления А4, А2 и А1, |
при этом в соответствующих |
||||||
разрядах регистрируются ООО. Таким образом, |
измерение |
заканчивается и выдается двоичный код, который в данном случае будет 101000.
5-8. Э Л Е М Е Н Т Ы Ц И Ф Р О В Ы Х ПРИБОРОВ
а) Ключи. Логические |
элементы. |
Триггеры |
|
К л ю ч о м |
называется |
устройство, |
предназначенное |
для замыкания |
или размыкания электрической цепи. |
Вцифровых измерительных приборах применяются контактные и бесконтактные ключи; первые — преиму щественно в электромеханических, а вторые — в элек тронных приборах.
Вкачестве контактных ключей применяются различ ные электромагнитные реле с контактными исполни тельными механизмами. Быстродействие их невелико и не превышает десятка включений в секунду. Они имеют малое стабильное переходное сопротивление контактов (сотые доли ома), что достигается применением контактов, изготовленных из специальных сплавов (например, реле типа РПС-20, РПС-25 и др.).
Вкачестве бесконтактных ключей применяются неко торые электронные схемы, обладающие двумя устойчи выми состояниями. Одно из них — открытое, при кото ром сигналы могут проходить в определенную цепь, а дру гое — закрытое, при котором сигналы в эту цепь проходить не могут. Эти ключи не имеют механических переключаю щих контактов и поэтому обладают значительно большим быстродействием.
451
Упрощенная схема |
транзисторного |
ключадана на |
рис. 5-17. Управляющие |
импульсы Usx |
подаются в цепь |
база — эмиттер. При входном отрицательном импульсе на сопротивлении нагрузки ,гк, включенном в цепь коллек
тора, возникает |
импульс |
выходного |
напряжения ивых, |
т. е. ключ открыт. |
|
При небольшом (0,5—1 В) положи- |
||
тельиом потенциале базы по отно |
||
шению к эмиттеру ключ |
закрыт. |
|
В |
качестве |
электронного |
ключа |
||
|
используется также элемент И с дву |
|||||
|
мя |
входами, |
рассмотренный |
ниже |
||
|
(рис. 5-18, а). |
|
|
|
||
|
Л о г и ч е с к и м и |
элементами |
||||
|
называются |
устройства, |
выполняю |
|||
Рис. 5-17. Схема тран |
щие |
простейшие логические |
опера |
|||
ции И, ИЛИ и НЕ. Они основаны на |
||||||
зисторного ключа. |
применении |
электронных, полупро |
||||
|
водниковых |
и |
магнитных |
приборов. |
||
Схема совпадения |
(элемент И) с применением полупро |
водниковых диодов показана на рис. 5-18, а. Потенциал верхнего зажима Б схемы отрицателен, т. е. срБ < О
—0
Був^-1гв
At |
АП |
ДЛ |
|
АЛ |
Д^АП-\ |
|
ДП~Г |
|
|
|
й |
— — В |
& |
0)V |
0XJ |
|
0)U |
KJ0 |
|
0 |
|
to |
z |
|
|
|
|
|
|
I |
Выход |
|
*t |
Аг |
А„ , Ап |
Выход |
А, |
Аг |
|
А„., |
А„ |
||
т т |
-Т Т |
Г % * ° |
т |
т т т |
|
1 |
||||
|
|
а) |
1 |
|
|
|
1 б) |
|
|
|
Рис. 5-18. Логические элементы,
о— схема совпадения (И); б — собирательная схема (ИЛИ).
(например, фв «* — 12 В), а потенциал |
нижнего |
зажима |
|||||||
Г равен нулю (срг = |
0). При появлении |
на всех |
входных |
||||||
зажимах Ах, А2, |
Ап |
отрицательного |
импульса |
напря |
|||||
жения все диоды Дх, |
|
Д2, |
Дп |
окажутся |
запертыми, |
||||
при этом ток в сопротивлении г равен нулю |
и потенциал |
||||||||
верхнего выходного зажима В, так же |
как |
и зажима |
Б, |
||||||
будет отрицательным, |
т. е. |
фв — |
ФБ ^ |
— 12 |
В, |
так |
что |
152
отрицательный импульс передан на выход. Этот импульс (сигнал) обозначают 1. Таким образом, элемент И выдает сигнал / только при одновременном действии на всех его вхо дах А17 А2, Ап сигнала 1, почему схема и носит назва ние схемы совпадения. Во всех других случаях на выход ных зажимах потенциал будет близок к нулю — сигнал 0.
Если рассмотренная схема имеет только два |
входа Ах |
и А2, то она может служить бесконтактным |
ключом, |
предназначенным для замыкания или размыкания цепи. Импульс напряжения на выходе такой схемы появится только в том случае, если на оба входа будут поданы
отрицательные |
импульсы |
|
. |
$ |
|||
(/). В противном случае |
|
|
|
||||
выходные |
зажимы |
будут |
|
|
|
||
шунтированы |
весьма ма |
|
|
|
|||
лым |
прямым |
сопротивле |
|
|
|
||
нием |
диодов и |
выходного |
|
|
|
||
импульса не будет |
(0). |
|
|
|
|||
Собирательная |
схема |
|
|
|
|||
(элемент |
ИЛИ) показана |
|
|
|
|||
на рис. 5-18, |
б. |
Подача |
- |
2 |
|
||
сигнала 1 |
на |
какой-либо |
|
^ |
|
||
из входов открывает со- |
Рис. 5-19. Схема инвертора (эле- |
||||||
ответствуюпгий |
диод. Че- |
|
мент Н Е ) . |
|
|||
рез сопротивление г будет |
|
|
|
проходить ток и на нем будет все напряжение, так как со противление диода ничтожно. Следовательно, элемент вы дает сигнал 1. При отсутствии сигнала 1 на всех входах и на выходе будет сигнал 0. Схема потому и называется соби рательной, что позволяет собирать импульсы (сигналы), поступающие в разное время от нескольких источников.
Схема инвертора (элемент, НЕ) показана на рис. 5-19. При отсутствии на входе импульса (сигнал 0) триод через сопротивление г2 заперт положительным напряже нием смещения Ес 3 В и потенциал на выходе практи чески равен потенциалу верхнего зажима Б (срв — 12 В), т. е. выходной сигнал 1. При подаче на вход сигнала 1 триод отпирается и потенциал коллектора становится примерно равным нулю — выходной сигнал 0. Таким образом, элемент НЕ изменяет входной сигнал на про
тивоположный выходной, т. е. 1 |
на 0 и 0 на |
1. |
Т р и г г е р о м (рис. 5-20) |
называется |
устройство, |
в котором под действием внешнего импульса происходит скачкообразный переход из одного устойчивого состояния
153.
в другое устойчивое состояние. При каждом из этих сос тояний один из триодов пропускает ток, а другой пет.
Управляющие импульсы подаются или по раздельным входным цепям, или на объединенную входную цепь с двумя ответвлениями с включенными в них диодами Дх и Д2 (триггер со счетным входом); состояние триггера изме няется на противоположное при воздействии каждого
входного |
сигнала. |
|
|
|
|
Допустим, |
в начальный |
момент лампа Л1 открыта, |
|||
а лампа Л2 заперта (рис. 5-20). Анодное напряжение Ua2 |
= |
||||
= и в ы х |
имеет |
наибольшее |
значение. |
Напряжение |
на |
сетке первой лампы Uci = Iircl |
— Uco |
положительно, |
так |
как ток 1Х сравнительно велик. Напряжение на сетке
второй |
лампы |
|
UC2 |
отрицательно, так как ток / 2 мал и |
||
лампа Л2 |
заперта. При появлении на сетке второй лампы |
|||||
положительного |
|
им |
||||
пульса |
|
напряжения |
||||
лампа отпирается, по |
||||||
является |
|
анодный |
||||
ток / а 2 , |
анодное |
на |
||||
пряжение |
|
Ua2 |
|
резко |
||
уменьшится, |
умень |
|||||
шится и ток 1г |
|
в |
со |
|||
противлении 7 - |
0 1 |
. Сле |
||||
довательно, напряже |
||||||
ние 1{гС1 |
станет малым |
|||||
и лампа Л1 |
запрется. |
|||||
Наличие |
|
обратной |
||||
связи |
обеспечивает |
|||||
скачкообразное |
отпи |
|||||
рание |
и |
|
запирание |
|||
ламп. Для |
перехода |
|||||
схемы |
в |
|
начальное |
|||
состояние |
|
необходим |
||||
новый |
пусковой |
им |
пульс. Выходное напряжение имеет кривую прямоуголь ной формы (рис. 5-20, е). Триггер применяется в качестве счетного или запоминающего элемента. Условное обозна чение триггера показано на рис. 5-20, г.
Кроме рассмотренного триггера, на электронных лам пах применяются триггеры на полупроводниковых при борах (рис. 5-20, б). Допустим, что в начальный момент триод Тх открыт, а триод Тг заперт. Потенциал коллек тора Т1 близок к нулю. Сопротивления делителя гх и Гв2
154
обеспечивают базе |
Т2 |
положительный потенциал, так |
||
что триод Т2 заперт. Потенциал |
коллектора Т2 отрица |
|||
телен, и в базе Тг |
через резистор |
г2 идет ток, |
поддержи |
|
вающий первый триод |
открытым. |
|
|
|
|
|
|
-гг |
в |
tf ti t$ tg в)
лампах (а) и па полупроводниковых триодах (б); графики иапрятриггера на схемах (г).
При положительном импульсе на базе Тг триггер опрокидывается в другое устойчивое состояние, при
котором Tv — закрыт, |
а Г 8 — открыт. |
|
||
Такой |
же импульс, |
поданный на вход В, возвращает |
||
триггер в |
начальное |
состояние. |
|
|
Первому состоянию триггера присваивают значение 1, |
||||
а второму состоянию значение 0. |
|
|||
Выходной сигнал |
О, |
снимаемый с коллектора |
Т2 при |
|
состоянии |
триггера |
Тг |
1 является -отрицательным |
потен- |
1 |
155 |
циалом, а при состоянии 0 примерно равным нулю. Одно временно с коллектора Тх можно снять инверсный сигнал О (по отношению к сигналу Q).
Вход А соответствует записи 0, вход В — записи 1 (рис. 5-20, г).
б) Опорные элементы
Опорными элементами называются источники образ цовой э. д. с. В качестве опорных элементов применяются ртутно-щшковые элементы, напри мер типа РЦ-85, и кремниевые
|
|
|
стабилитроны. |
|
|
||||
|
|
|
Активная |
масса |
положитель |
||||
|
|
|
ного электрода ртутно-щшкового |
||||||
|
|
|
элемента состоит из окиси ртути с |
||||||
|
|
|
добавлением |
графита, |
а активная |
||||
|
|
|
масса |
отрицательного |
электрода |
||||
|
|
|
из |
порошкообразного |
щшка — с |
||||
|
|
|
добавлением'ртути. Первая из них |
||||||
|
|
|
запрессовывается в корпус, а вто |
||||||
|
|
|
рая — в |
крышку. Между корпу |
|||||
|
|
|
сом н крышкой расположена по |
||||||
|
|
|
ристая |
бумага, пропитанная элек |
|||||
|
|
|
тролитом |
(раствор едкого кали с |
|||||
|
|
|
окисью |
цинка). |
|
|
|||
|
|
|
Химическая реакция протекает |
||||||
|
|
|
по |
уравнению |
|
|
|||
Рис. 5 - 21 . Схема вклю |
|
Zn-f-HgO->ZnO + PIg. |
|||||||
чения |
(а) |
п вольт-ам |
Напряжение элемента U « 1,3 В |
||||||
перная |
характеристика |
||||||||
кремниевого |
стабилитро |
при |
токе |
нагрузки |
в |
несколько |
|||
|
на |
(б). |
десятков миллиампер |
сохраняется |
|||||
|
|
|
стабильным |
не меньше |
года. |
||||
Внутреннее сопротивление элемента примерно 10 Ом, |
|||||||||
масса примерно 40 г, диаметр 30 мм, высота |
14 мм. |
Кремниевые стабилитроны представляют собой диоды, изготовленные по специальной технологии. При включе
нии их в цепь в обратном направлении (рис. 5-21) |
при |
определенных значениях входного напряжения UBX |
вы |
ходное напряжение £ / B b I S остается неизменным при |
изме |
нении тока в известных пределах (рис. 5-21). Если мощ
ность, выделяемая на диоде, не превышает |
допустимой, |
то срок службы кремниевого стабилитрона |
исчисляется |
156