Файл: Маграчев З.В. Аналоговые измерительные преобразователи одиночных сигналов.pdf

с и г н а л а ПередДНскрнМПНатброМ. Однако при больиШ коэффициентах преобразования, когда величина сопро­ тивления разрядного резистора велика, на выходе ка­ тодного повторителя неизбежно возникают низкочастот­ ные наводки, влияние которых эквивалентно нестабиль­ ности порога дискриминации и не может быть уменьшено с помощью усилителя.

Первый из указанных недостатков можно устранить, используя преобразователь с общим источником пита­ ния для заряда и разряда накопительного конденсатора Ci (см. рис. 7-14). Очевидно, что при таких условиях изменение напряжения источника сказывается в мень­ шей степени, чем в рас­ смотренном ранее преоб­ разователе.

Дифференци а л ьн ы е уравнения, описывающие процессы заряда и разря­ да накопительного кон­ денсатора Сь тождест­ венны аналогичным урав­ нениям для описанного выше одноконденсатор­ ного преобразователя.

Для схемы, приведен­ ной на рис. 7-14, характер­

на погрешность, возникающая из-за остаточного напряже­ ния на ключе Кл в замкнутом состоянии. Как видно из схе­ мы, это напряжение вместе с напряжением на накопи­ тельном конденсаторе прикладывается ко входу катод­ ного повторителя, и, следовательно, дискриминатора. Таким образом, его изменение оказывает существенное влияние на точность преобразования. В качестве клю­ чей при измерении коротких интервалов времени обыч­ но используются быстродействующие электронные при­ боры (диоды, транзисторы и др.), у которых стабиль­ ность остаточного напряжения зависит от внешних воз­ действующих факторов и характеристик управляющих ключами быстродействующих амплитудных ограничите­ лей.

В рассмотренных выше одноконденсаторных преоб­ разователях доминирующими являются погрешности, вызываемые нестабильностью порога срабатывания дис­ криминатора.

Рис. 7-15. Двухкондеисаторнын ПМВ с авторегулирова­ нием скорости разряда.

Двухконденсаторные преобразователи. Представля­ ют интерес схемные' решения, позволяющие уменьшить влияние дискриминатора на точность работы ПМВ. Одна из таких схем приведена на рис. 7-15. Эпюры напряже­

178

ким образом, описываемый преобразователь базируется по существу на сочетании методов авторегулирования

пдинамического запоминания.

Вмоменты времени, когда напряжения на конденса­

торах Uс( п и С2, достигают порога URC, дискриминатор Дс вырабатывает импульсы, интервал времени между которыми равен преобразованному.

Аналогичную схему можно реализовать для преоб­ разователя с общим источником напряжения для заряда и разряда накопительного конденсатора.

Недостаточная стабильность коэффициентов переда­ чи развязывающих каскадов PKi и РК2, а также вариа­ ции остаточного напряжения Кл^ и Клг влияют в некото­ рой степени на точность преобразования рассмотренных двухконденсаторных преобразователей. Однако вноси­ мые этими факторами погрешности являются величинами второго порядка малости по сравнению с рассмот­ ренными выше и их можно не учитывать. Следует отме­ тить, что применение метода автокоррекции преобразо­ вателей (см. §7-5) позволяет исключить и эти составля­ ющие погрешностей.

Рассмотренный выше метод построения ПМВ на основе авторегулирования скорости разряда был исполь­ зован в приборе И2-21 [Л. 17]. Высокая потенциальная стабильность подобных преобразователей позволяет с помощью простых схемных решений реализовать зна­ чительные коэффициенты преобразования, достигающие 103—104 при высокой разрешающей способности. Так, например, в двухконденсаторном преобразователе в диа­ пазоне 0,1— 10 нсек при /<п = 5 000 погрешность из-за не­ линейности не превышала 2%' при разрешении 4— 5 псек. Однако столь высокие метрологические характе­ ристики преобразователей в приборном исполнении не могут быть пока реализованы из-за значительных по­ грешностей, вносимых в измерение входными порого­ выми устройствами. Эти устройства рассмотрены вгл .8 .

7-5. Метод автокоррекции преобразователей

Одним из радикальных способов устранения отме­ ченных недостатков является введение повторного за­ пуска преобразователей, предложенного и осуществлен­ ного в ряде работ [Л. 17, 138], который является по су­ ществу методом автокоррекцип преобразователей.

На рис. 7-17,а представлена обобщенная структур­ ная схема ПМВ с автокоррекцией путем повторного за-

преобразователя с автокоррекцией.

пуска. Как видно из схемы, с выхода преобразователя Выход 1 преобразованный интервал поступает на кас­ кад задержки КЗ и далее, через блок повторного запус­

задержки ЛЗ, которая исключает возможность опере­ жения стоповым сигналом старт-сигнала при одновре­

^н. Тогда, после первого цикла преобразования на выхо­ де ПМВ (рис. 7-17) {Выход 1) будем иметь преобразо*

180

ванный интервал

7’п1 = ^Сп(^п+Д^ф+'Глз+ А^к+Д'/п+А^дс),

где Д/ф — погрешность, вносимая формирователями; тЛз—

грешности собственно преобразователя, вызванные оста­ точными напряжениями на конденсаторах, влиянием развязывающих каскадов п пр., Д1ЯС— погрешность изза дискриминатора.

При повторном запуске через интервал времени ткп, определяемый каскадом задержки КЗ, на выходе ПМВ (Выход 1) появится импульс длительностью

Т п2= К п (Д^Ф + Тлз + Д^; + A'tn+ Д^дс) •

Каскад задержки должен представлять собой схему переноса интервала Гщ, причем должно выполняться условие Ткз>7’п1макс. В простейшей реализации такая схема может быть выполнена в виде электрической ли­ нии задержки на пассивных элементах. Временные диа­ граммы, соответствующие этому случаю, представлены на рис. 7-17,6. Импульсы длительностью 7\,i и Т„2 , сни­ маемые соответственно с триггера (Вых. 1) и выхода каскада задержки КЗ, подаются на входы схемы анти­ совпадений СА. Если к моменту повторного запуска па­ раметры схемы и режим питания не изменяются (что обычно имеет место, так как интервал времени между запусками не превышает обычно десятка микросекунд), то длительность выходного импульса схемы антисовпа­ дений

Т'п — Т'п!— 7'п2 = К пД1

будет линейной функцией измеряемого интервала. Вычитание интервалов можно осуществлять не толь­

ко в аналоговой, по п в цифровой форме. Как видно из временной диаграммы, с триггера Вых. 1 снимаются по­ следовательно два импульса длительностью Tni и ГпгОсуществляя дискретное преобразование этих импуль­ сов и подавая их на реверсивный счетчик, можно осуще­ ствить такое вычитание. В этом случае к каскаду за­ держки КЗ не предъявляются требования переноса ин­ тервала Т„, и он может быть выполнен на основе любого ждущего релаксатора с длительностью выходного им­

181