совмещает функции обоих умножителей Ум1 и Ум2 - угол поворота подвижной части электрометра пропорционален разности квадратов входного f/jc и выходного У напряжений. Сравнивающее устройство в данном случае состоит из преобразователя угла поворота подвижной части электрометра в постоянное напряжение и усилителя этого напряжения.

Из электрических ИП в схеме 2 чаще применяют умножители с переменной .крутизной, умножители с импульсной модуляцией, умножители, использующие логарифмирование и антилогарифмирование, квадраторы с кусочно-линейной аппроксимацией квадратичной параболы и квадраторы, использующие естественную квад-ратичность характеристик элементов, а именно квадратичность характеристики полевого транзистора.

Схема 2 положена в основу целого ряда вольтметров и преобразователей СЗН, выпускаемых отечественной и зарубежной промышленностью и описанных в § 1.5.

Компараторы, схема которых изображена на рис. 3 (табл. 1.1), не получили широкого практического применения, так как по своей точности уступают компараторам, построенным по схеме 2. Это обусловлено прежде всего .высокими требованиями к умножителям, которые должны перемножать два пульсирующих напряжения, частота пульсаций которых изменяется в широком диапазоне. Погрешность умножителя полностью входит в результат измерения. Кроме того, сумматоры, расположенные на входе умножителя, должны суммировать постоянные и переменные напряжения, частота которых изменяется в широком диапазоне.

Компараторы со следящим уравновешиванием имеют узкий динамический диапазон входных сигналов, но широкий диапазон рабочих частот. Погрешность нелинейности обусловлена неидентичностью характеристик квадраторов (схема 2, табл. 1.1) или нелинейностью умножителя и суммирующих устройств (схема 3) и конечным значением петлевого коэффициента усиления следящей системы.

Компараторы с постоянным уравновешивающим напряжением измеряют СЗН на основе решения уравнений (1.6) и (1.7). Схемы компараторов (схемы 7-19) приведены в табл. 1.1. В этихсхемах постоянные напряжения, пропорциональные СЗ входного напряжения, уравновешиваются на входе сравнивающего устройства при помощи постоянного опорного напряжения. Свойства и характеристики схем 7-19 описаны в § 1.5.

Различные схемные реализации компараторов с постоянным уравновешивающим напряжением хмогут иметь или широкий диапазон рабочих частот (схемы 16-19), или широкий динамический диапазон входных сигналов (схемы 8-12), однако все они уступают схемам компараторов со следящим уравновешиванием в простоте.

Компараторы разновременного сравнения. Они так же, как и

компараторы одновременного сравнения, подразделяют на компараторы со следящим уравновешивающим напряжением и с посто-48

яйным уравновешивающим напряжением. Компараторы со следящим уравновешивающим напряжением измеряют СЗН на основе оегпения уравнения (1.4).

Рассмотрим в качестве примера схему компаратора разновременного сравнения со следящим уравновешивающим напряжением,, основанного на варианте схемы 2 (табл. 1.1) рис. 2.2,а [55].

В течение первого такта (ключи 5/, S2 и S3 находятся в положении 1) на запоминающее устройство ЗУ подается напряжение,, равное Сгх, где Сг - постоянная. Во втором такте (ключи 5/, S2 и S3 находятся в положении 2) запомненное напряжение сравнивают с постоянным напряжением авых- Разность этих напряжений усиливается усилителем постоянного тока У и поступает на оба входа умножителя Ум. При коэффициенте усиления усилителя (fey>l) получим w/С/вдх- Так как напряжения Мжвых приложены ко входу одного и того же канала, влияние частотно-независимых составляющих мультипликативных погрешностей умножителя и фильтра на результат измерения будет существенно меньше, чем в схеме 2 (табл. 1.1).

Общим недостатком схемы на рис. 2.2,а и схемы 2 (табл. 1.1> . является узкий динамический диапазон, поскольку выходное напряжение умножителя пропорционально квадрату входного напряжения. При малых входных сигналах шум на выходе умножителя становится соизмеримым с полезным сигналом и точность компаратора уменьшается.

Более высокими метрологическими характеристиками обладает схема компаратора со следящим уравновешивающим напряжением, представленная на рис. 2.2,6 [28], в основу которого положена схема 9 (табл. 1.1).

В схеме на рис. 2.2,6 приняты следующие обозначения: Ux - преобразуемое напряжение; Uu - замещающее напряжение (постоянное напряжение или переменное напряжение определенной формы); ЗРК - Звено с регулируемым коэффициентом передачи fep, который является функцией управляющего параметра Zi (постоянного напряжения или кода); ИП1 - вспомогательный ПСЗН, преобразующий Ux или Uu соответственно в Z или Zk с коэффициентом преобразования ki (обычно Z или Zu - постоянное напряжение или сопротивление); Zm - мера, однородная с величинами Z и Zhi СУ - сравнивающее устройство с коэффициентом передачи ks; ЗУ1, ЗУ2 - запоминающие устройства; ИП2 - измерительный преобразователь постоянного напряжения U в переменное и и; БУ-блок управления переключателями S1 и S2.

Рассмотрим требования, предъявляемые к преобразователю ИП2. Так как выходной величиной всего устройства является постоянное напряжение U, снимаемое с выхода ЗУ2, то измерительный преобразователь ИП2 должен обеспечить пропо--ональную Зависимость между СЗН Uh и постоянным напряжением U на его Входе. Коэффициент передачи преобразователя kz наиболее стабилен, если переменное напряжение Uu имеет форму меандра.

6066

SI г»-"

Он

г----sy

I- I

О

-£

"Г

"1 Vt,

! r-

"1

Рис. 2.?- , I..;,ia .}:омпаратора разновременного сравнения с постоянным \а) и с переменным (б и в) уравновешивающими напряжениями