книги из ГПНТБ / Попов В.С. Электрические измерения (с лабораторными работами) учебник

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

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

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

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

база — эмиттер. При входном отрицательном импульсе на сопротивлении нагрузки ,гк, включенном в цепь коллек­

водниковых диодов показана на рис. 5-18, а. Потенциал верхнего зажима Б схемы отрицателен, т. е. срБ < О

—0

Був^-1гв

Рис. 5-18. Логические элементы,

о— схема совпадения (И); б — собирательная схема (ИЛИ).

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.

предназначенным для замыкания или размыкания цепи. Импульс напряжения на выходе такой схемы появится только в том случае, если на оба входа будут поданы

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

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

как ток 1Х сравнительно велик. Напряжение на сетке

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

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

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

Кремниевые стабилитроны представляют собой диоды, изготовленные по специальной технологии. При включе­

нении тока в известных пределах (рис. 5-21). Если мощ­

156

десятками тысяч часов. Стабилитроны применяются для периодической калибровки источников питания -измери­ тельных цепей.

в) Генераторы тактовых импульсов

Эти генераторы применяются для получения импуль­ сов тока, поступающих в устройства управления цифровых приборов. В зависимости от типа применяемых элементов

Р и с . 5-22. Схема двухрелейного генерато­ ра тактовых импульсов (а); графики то ­ ков (6).

их делят на релейные, электронно-ламповые, транзистор­ ные, с механическими прерывателями и др.

Схемы выполнения генераторов тактовых импульсов различны. Одной из возможных схем является схема, ос­ нованная на использовании тиратронного генератора пилообразного напряжения (§ 11-8 и рис. 11-15).

На рис. 5-22, а в качестве примера приведена схема двухрелейного импульсного генератора.

157

После замыкания ключа К в цепи обмотки реле Рь оно срабатывает и замыкает нормально открытые .кон­ такты Рг = 1 и Рх — 2, вследствие чего в цепи исполни­ тельного устройства ИУ проходит ток 1п. Замыкапие кон­ тактов Рх = 1 вызывает срабатывание реле Рг и размы­ кание его контактов Р2 = 1 прекращение тока в реле Рх, что вызывает размыкание контактов Рх = 1 и Рх — 2, прекращение тока 1П и возвращение схемы в исходное положение.

Из диаграммы (рис. 5-22,6) следует, что период им­ пульсов Т равен сумме длительности импульса tp и дли­ тельности паузы ta, т. е.

T = tp + tn;

причем длительность импульса tp равна времени сраба­

напряжения

В цифровых приборах с число-импульсным кодирова­ нием применяются генераторы со ступепчато-измепяю-

Рис. 5-23. Схема получения ступенчатого на­ пряжения (а) и его график (б").

щимся напряжением. Одна из возможных схем получе­ ния ступенчатрго напряжения дана на рис. 5-23. При подаче на входные зажимы схемы тактовых импульсов

158

AUi конденсаторы Сг и С2 заряжаются, так как диод Дг открыт, а диод Д2 закрыт. Напряжения на двух после­ довательно соединенных конденсаторах распределяются обратно пропорционально их емкостям. Так как емкость С\ значительно меньше емкости С2 , то приращение напря­ жения на выходных зажимах AUK при подходе очередного импульса будет незначительным. В промежутке между импульсами диод Дг заперт и конденсатор С2 сохраняет свой заряд, а диод Д2 открыт, так что конденсатор Сг разряжается до напряжения, равного напряжению на конденсаторе С2 . Вспомогательное напряжение £ / в с п обес­ печивает постоянство ступенек

Генераторы линейно-изменяющегося пилообразного на­ пряжения основаны на заряде или разряде конденсатора. Одна из упрощенных схем генератора рассмотрена в § 11-8.

д) Генераторы образцовой частоты

В цифровых приборах в качестве генераторов образ­ цовой частоты применяются генераторы гармонических колебаний, или с кварцевой стабилизацией, или с парамет­ рической стабилизацией (обусловленной качеством эле­ ментов колебательного контура и их специального мон­ тажа). Основным требованием, предъявляемым к генера­ торам образцовой частоты, является стабильность их частоты, так как при недостаточной стабильности воз­

Сравнивающее устройство СУ предназначено для срав­ нения измеряемого напряжения Ux с образцовым напря­ жением U0 и формированием при их равенстве сигналов управления.

На рис. 5-24, а дана одна из простейших схем сравни­ вающего устройства (нуль-органа). Она состоит из диода Д, цепочки Схгх и резистора г. Измеряемое напряжение Ux для диода является запирающим, а пилообразное напря­ жение, изменяющееся пропорционально времени (С/п =

159