
- •В.О. Яцук автоматизовані засоби метрологічного забезпечення
- •16. Кодокеровані міри ємності 174
- •17. Модуль інтелектуального інтерфейсу перетворювачів 212
- •Перелік скорочень, символів та термінів
- •1. Єдність вимірювань та способи її досягнення
- •1.1. Єдність та метрологічне забезпечення вимірювань
- •1.2. Метрологія – фундамент сучасної науки і техніки
- •1.3. Метрологічне забезпечення, основні поняття
- •1.4. Методи метрологічної перевірки
- •1.5. Особливості проведення метрологічної перевірки
- •2. Багатозначні міри електричних величин
- •2.1. Забезпечення безперервного контролю процесів вимірювань
- •2.2. Аналіз можливих шляхів підвищення метрологічної надійності засобів електричних вимірювань
- •2.3. Корекція похибок звт з допомогою кодокерованих мір
- •2.4. Структурні схеми калібраторів активних та пасивних електричних величин
- •3. Міри е.Р.С., напруги та струму
- •3.1. Міри електрорушійної сили та напруги
- •3.2. Міри напруги на основі стабілітронів
- •3.3. Джерела опорної напруги на основі ширини забороненої зони напівпровідника
- •3.4. Перспективні напрямки розвитку джерел опорної напруги
- •4. ПрецИзійні масштабні вимірювальні перетворювачі
- •4.1. Вимоги до масштабних перетворювачів
- •4.2. Способи коригування випадкових похибок масштабних перетворювачів
- •4.3. Підсилювачі з мдм–перетворенням
- •4.4. Корекція випадкових похибок в підсилювачах з періодичною корекцією дрейфу
- •4.5. Широкосмугові двоканальні підсилювачі
- •4.6. Пристрої гальванічного розділення
- •5. Прецизійні генератори синусоїдної напруги
- •5.1. Методи побудови генераторів та їх основні характеристики
- •5.2. Низькочастотні rс-генератори
- •5.3. Способи стабілізації амплітуди коливань
- •5.4. Високочастотні lc-генератори
- •5.5 Стабілізація частоти генераторів
- •6. Функціональні генератори
- •6.1. Методи побудови, основні технічні характеристики
- •6.2. Помножувачі ємності
- •6.3. Перетворювачі трикутник–синус
- •6.1. Методи побудови, основні технічні характеристики
- •6.2. Помножувачі ємності
- •6.3. Перетворювачі трикутник–синус
- •7. Комутаційні елементи
- •7.1. Заступна схема комутаційних елементів
- •7.2. Електромеханічні комутаційні елементи
- •7.3. Комутаційні елементи на біполярних транзисторах
- •7.4. Комутаційні елементи на польових транзисторах
- •7.5. Оптоелектронні ключі
- •8. Кодокеровані подільники напруги та струму
- •8.1. Резистивні ккп
- •8.2. Ккп з широтно–імпульсною модуляцією (шім)
- •8.3. Ккп на базі магнітних компараторів постійного струму
- •8.4. Індуктивні ккп
- •9. Методи побудови калібраторів постійного струму і напруги постійного струму
- •9.1. Принципи побудови калібраторів
- •9.2. Калібратори на базі магнітних компараторів постійного струму
- •9.3. Калібратори на базі індуктивних подільників напруги
- •9.4. Калібратори на основі подільників з шім-перетворенням
- •9.5. Розширення границь відтворення напруг постійного струму
- •9.6. Розширення границь відтворення постійного струму
- •9.7. Структури серійних калібраторів напруги постійного струму та постійного струму
- •9.8. Характеристики серійних калібраторів постійної напруги і струму
- •10. Калібратори змінних напруги та струму
- •10.1. Функціональна схема калібраторів змінних напруг і струму
- •10.2. Система автоматичного регулювання амплітуди гоч
- •10.3. Стабілізація частоти методом синтезу частот
- •10.4. Вдосконалення підсилювачів високої напруги
- •11. Багатозначні кодокеровані міри опору
- •11.1. Особливості вимірювання та відтворення електричного опору
- •Значення вимірювальних струмів та напруг для різних значень відтворювальних опорів
- •11.2. Традиційні міри електричного опору
- •11.3. Кодокеровані магазини опору
- •11.4. Кодокеровані магазини провідності
- •12. Імітатори електричного опору
- •12.1. Методи імітації електричного опору
- •12.2. Низькоомні імітатори опору
- •12.3. Середньоомні імітатори опору. Автоматизований вибір піддіапазонів відтворення
- •12.4. Кодокеровані високоомні міри
- •13. Дистанційне передавання значень електричного опору
- •13.1. Підвищення метрологічної надійності резистивних вимірювальних каналів
- •13.2. Чотирипровідні кодокеровані імітатори опору
- •13.3. Кодокеровані імітатори активного електричного опору
- •13.4. Аналіз частотних властивостей імітаторів активного опору
- •13.5. Коригування похибок кодокерованих мір для дистанційного передавання значень опору
- •14. Методи побудови кодокерованих мір імпедансу
- •14.1. Трансформаторні міри імпедансу
- •14.2. Коригування похибок трансформаторних мір імпедансу
- •14.3. Активні імітатори імпедансу
- •14.4. Міри реактивності на потенційно-стійких елементах
- •14.5. Міри кодокерованих реактивностей із втратами
- •15. Кодокеровані Міри індуктивності
- •15.1. Міри індуктивності і взаємоіндуктивності (однозначні та з ручним управлінням)
- •15.2. Вимоги до кодокерованих мір індуктивності
- •Параметри кодокерованої міри індуктивності
- •15.3. Аналіз традиційних шляхів реалізації кодокерованих мір індуктивності
- •15.4. Обґрунтування методу побудови кодокерованих мір індуктивності
- •15.5. Особливості побудови широкодіапазонних кодокерованих мір індуктивності
- •15.6. Аналіз похибок кодокерованих мір індуктивності
- •16. Кодокеровані міри ємності
- •16.1. Однозначні та багатозначні з ручним керуванням міри ємності
- •16.2. Кодокеровані міри ємності
- •16.3. Помножувачі ємності
- •Для вхідного вузла схеми запишемо два рівняння Кірхгофа
- •16.4. Розширення діапазонів відтворення кодокерованих мір ємності
- •17. Модуль інтелектуального інтерфейсу перетворювачів
- •17.1. Основна мета впровадження стандарту ieee–p1451
- •17.2. Коротка історія виникнення інтелектуального інтерфейсу
- •17.3. Ключові технічні особливості
- •17.4. Модуль інтелектуального інтерфейсу
- •17.5. Сторінки електронних даних перетворювачів
- •17.6. Цифровий Інтерфейс
- •17.7. Функції дій “Plug and Play”
- •17.8. Шифрування фізичних одиниць в інтерфейсі іеее-1451.2
- •Шифрування фізичних одиниць в інтерфейсі іеее-1451.2
- •Канал седп
- •Перелік посилань
- •Навчальне видання
- •Автоматизовані засоби метрологічного забезпечення
Для вхідного вузла схеми запишемо два рівняння Кірхгофа
,
(16.8)
де
- відповідні вхідна напруга та струм
помножувача ємності;
- струм, що протікає через опорний
конденсатор;
- відповідно, зворотна (некерована) та
режимна складові вхідного струму
неінвертуючого входу ОП DA1;
ХС=1/jωC
- ємнісний опір опорного конденсатора;
- вихідна напруга ОП DA2.
Вихідну напругу визначаємо як
,
(16.9)
де k1н=1+R2/R1,
k2н=R4/R3
- коефіцієнти передачі підсилювачів
DA1
та DA2
із зворотним зв’язком;
- петлеве підсилення ОП DA1
та DA2;
- коефіцієнт послаблення синфазної
складової ОП DA1;
е1,
е2
- напруги зміщення DA1
та DA2;
,
- вхідні струми інвертуючи входів ОП
DA1
та DA2;
- кругові частоти одиничного підсилення
ОП DA1
та DA2;
- частоти зрізу АЧХ ОП DA1
та DA2;
k01,
k02
- коефіцієнти передачі розімкнених ОП
DA1
та DA2;
;
.
У першому наближенні
вважатимемо обидва ОП ідентичними,
тобто ω1=ω2
та k01=k02=k0,
та позначимо
Враховуючи, що
з першого рівняння системи (16.8) визначимо
струм
помножувача
, (16.10)
Імітовану схемою
провідність
знаходимо за законом Ома (після нескладних
перетворень)
,
(16.11)
де
- відповідно, комплексна вхідна
провідність, її дійсна та уявна частини.
Перші два члени виразу (16.11) визначають активну складову імітованої провідності, яка повністю залежить від параметрів використаного неінвертуючого ОП DA1. Останній член виразу (16.11) із врахуванням співвідношення (16.9) дорівнюватиме
.
(16.12)
Як показує аналіз виразу (16.12), перший член являє собою помножену на коефіцієнт k1нk2н ємнісну провідність опорного конденсатора, а другий член у фігурних дужках - її мультиплікативну складову. На практиці значення коефіцієнта k1нk2н при високих точностях відтворення ємностей не може перевищувати значень порядку декількох сотень. Отже, максимальна відтворювана цією активною схемою ємність практично не перевищуватиме значень 1000 мкФ.
16.4. Розширення діапазонів відтворення кодокерованих мір ємності
Д
ля
розширення під діапазонів відтворення
кодокерованих мір ємності доцільно
використовувати потенціально–струмову
комутацію однозначних мір ємності СNj,
що задають масштаб перетворення на
кожному із піддіапазонів (рис. 16.4).
Відтворювана мірою ємність визначатиметься
лише спадком
Рис. 16.4. Схема кодокерованої міри ємності з потенціально–струмовою комутацією масштабних елементів
напруги на
масштабних конденсаторах CNj,
оскільки один її вивід підключений
безпосередньо до вхідної клеми 1, а
інший з допомогою струмових SС
та потенціальних SП
комутаторів під’єднується відповідно
до виходу підсилювача DA2
та його інвертуючого входу. Струм Iі
кодокерованої міри протікає через
масштабний конденсатор, струмові ключі
SС
та вихід
ОП DA2
до другої клеми 2 міри. Спад напруги
на масштабному конденсаторі дорівнюватиме
напрузі
на неінвертючому вході DA2,
звідки
,
(16.13)
а відтворюване мірою (рис.16.4) значення опору визначається як
. (16.14)
Як показує аналіз
співвідношення (16.14), на похибку
відтворюваних значень ємності не
впливатимуть залишкові параметри
струмових ключів SC,
а потенціальні ключі SП
можуть бути
високоомними, але без залишкових напруг
та е.р.с. (комутатор на базі МДН-ключів).
Похибка відтворення ємності залежатиме
від значення вхідних струмів ОП DA1,
DA2,їх
коефіцієнтів послаблення синфазної
складової, похибки КПН, похибки масштабних
конденсаторів
.
При відтворенні мірою ємності значень понад 1 мкФ, тобто у діапазоні, де відсутні прецизійні та стабільні конденсатори, розширити діапазон можна з допомогою помножувачів ємності (рис. 16.5).
Р
ис.
16.3. Схема кодокерованої міри з помножувачем
ємності
Значення вихідних
напруг
ОП DA1
та DA3
знаходяться як
,
, (16.15)
де k1, k2 - коефіцієнти передачі кіл зворотного зв’язку, відповідно, DA1 та DA2.
Струм
,
що протікає через міру
, (16.16)
а відтворювана кодокерованим магазином ємність
, (16.17)
збільшується в k1k2 рази.
Похибка відтворюваних
значень ємності визначається похибками
масштабного конденсатора СN,
коефіцієнтів k1
та
k2,
коефіцієнта
передачі КПН, похибками струму
підсилювачів DA1
– DA3,
обмеженістю коефіцієнта послаблення
синфазної складової ОП DA1
та DA2.
Подільники напруги ПН1 та ПН2 можуть
бути виконані як паралельно сполучені
ланки з пари послідовно сполучених
резисторів, що додають коефіцієнти
передачі k1
та k2.
Середня точка з’єднання цих резисторів
з допомогою потенціального комутатора
(на основі КМДН–ключів) сполучається
з інвертуючи ми входами ОП DA1 та DA2. Це
дає можливість дистанційного керування
значеннями k1
та k2
для зміни
піддіапазонів відтворюваних значень
ємності з формули (16.17) робимо висновок,
що за умови k1k2>>1,
діапазон відтворюваних значень ємності
може бути значно більшим, від 1
мкФ.