эффективен при измерении сигналов, близких по значению к об разцовому, и наименее эффективен, когда измеряемый сигнал зна чительно меньше.

Коррекцию характеристик ПСЗН можно осуществить двум? путями: регулировкой коэффициента передачи МП или определе нием корректирующего множителя с помощью микроЭВМ, запоминанием его и введением в качестве корректирующей поправщ в результат каждого измерения.

Рассматриваемый метод коррекции применяют, например, i вольтметре СЗН Ф584. Вольтметр периодически калибруют о" внутреннего источника переменного напряжения прямоугольное формы (меандр) со стабилизированной амплитудой. Калибровк] осуществляют вручную путем изменения коэффициента передач! МП и уетановки стрелки вольтметра на определенное деление шкалы.

Обычно образцовым сигналом служит постоянное напряжени! или напряжение в форме меандра одной определенной частоты поэтому частотную погрешность ПСЗН не корректируют.

2.6. Метод коммутационно-модуляционного инвертирования

Метод коммутационно-модуляционного .инвертирования пред назначен для повышения точности одного из наиболее важных уз лов ПСЗН - умножителя напряжений. Он заключается в моду ляции сигналов на входе умножителя переменным напряжением, ] которого частота колебаний находится за пределами рабочего ди апазона частот, перемножении промодулированных сигналов, де модуляции выходного напряжения умножителя и выделении по стоянкой составляющей с помощью ФНЧ [60]. На обоих входа} и выходе умножителя действует постоянное или инфранизкочас тотное напряжение смещения, характеризующее аддитивную со ставляющую его погрешности и частично составляющую -погреш ности от нелинейности. Это напрян<ение преобразуется в перемен ное и подавляется ФНЧ. Отметим, что аналогичный процесс на блюдается в МДМ усилителях, где входной сигнал модулируется усиливается, демодулируется и выделяется с помощью ФНЧ. I обоих случаях результат аналогичен - устраняется аддитивна) составляющая погрешности и существенно уменьшается составля ющая погрешности от нелинейности.

Функция преобразования реального безынерционного умножителя имее вид [7]

и=ых=*;(Ло+Л1«1+Л2«1ЧЛзМ,3) (Bo-f B,U2--B2U2-}-B3«2)+Af/. (2.7

где Ло, Ль Лг, Лз и Во, Bi, Вг, Вз - коэффициенты степенных рядов; Нвых -на пряжение на выходе умножителя; «ь Нг - напряжения соответственно первоп и второго сомножителей; AU - напряжение смещения по выходу умножителя В рабочем диапазоне изменения входных напряжений умножителя, как пра вило, удовлетворяются неравенства

Л,И,»Л2Н12»ЛзН1 В1«2»В2«2»Вз«2 (2-8

Выражение (2.7) можно представить в виде

-(-ЛзBlHlЧ+ЛзiS2MlW+ЛзiSзMlW+At/ (2-9)

Таким образом, в выходном напряжении умножителя кроме слагаемого A\B\U\U2, пропорционального произведению сомножителей, имеются enie 15 слагаемых, первое ЛoiSo и последнее lAf/, из которых характеризуют аддитивную составляющую погреишости, а остальные - составляющую погрешности от нелинейности.

Для модуляции сигналов на обоих входах и выходе умножителя Ум включают четырехполюсники 1, 2 и 3 с управляемыми коэффициентами передачи ki, k2 и ki (рис. 2.12). В общем случае, когда ki¥=k2¥=h, функцию преобразования умножителя можно получить из (2.9) заменой в нем напряжения ui на kiUi, а напряжения Uz на А2М2.

Рассмотрим случай, когда коэффициенты передачи четырехполюсников kiki и ks могут принимать только два значения: -J-1 и -1. Тогда величина k в четной степени всегда равна -J-1, а в нечетной степени не изменяет своего значе-ния, т. е. остается равной k, н уравнение (2.9) примет вид

k2ks{AiBiUiU2-j-AiBsUiU2-\-A3BiUiU2-\-AiBiUiU2)-\- ,;

-(-Alfeз(/llSoИl-fЛliS2MlM2+ЛзiSoMl=-l-ЛзiS2MlЗн22) (-Jfe2(ЛoBlH2+ЛoiSзH2-f

-{-АгВщщ+АВзЩщ) +ki{AoBo+AoB2U2+A2BoUi+A2B2Ui+AU) =

=kikzkitii-j-kikirukilhns--kini. (2.10)

Через щ, «2. fis, щ обозначим члены в скобках соответственно у 1, 2, 3 и 4-го слагаемых.

Выражение (2.10) является основным уравнением преобразования.

Максимальное число возможных комбинаций значений коэффициентов пе« редачи 1 и 2-го четырехполюсников (коммутируемых инверторов) равно четырем. Это означает, что можно получить четыре независимых канала перемножения и соответственно четыре независимых уравнения преобразования. Решая систему уравнений относительно первого слагаемого выражения (2.10), можно исключить влияние второго, третьего и четвертого слагаемых, которые вносят погрешность в результат измерения и не несут полезной информации. Значение коэффициента передачи A3 третьего коммутируемого инвертора (КИ) выбирается таким образом, чтобы в каждом такте преобразования 123=1.

Цикл работы умножителя состоит из четырех тактов. В первом такте на управляющие входы КИ от блока управления (на рис. 2.12 не показан) подаются сигналы, при которых Ai=A2=fe= 1,0. Сигнал на выходе третьего КИ

Ив1 = П1+И2+Пз+П4.

Во втором такте от блока управления на КИ подаются такие сигналы, которые обеспечивают условия Ai=-1,0; 2=1.0; Ы=-1,0. В результате выходной сигнал третьего КИ составит

Ив2 = П1-ЬП2-tls-«4.

в третьем такте ki=-1,0; fe=-1.0; кз=1,0 и

Нв8=«1-«2-Пз+П4-

В четвертом такте fti=l,0; 2=-1,0; As=-1,0 и

Ив4=П1-"s-j-ns-«4.

Для исключения влияния членов «2, Пз, П4 достаточно просуммировать напряжения Мб1, Ыв2, МвЗ, Мв4-

При использовании безынерционного умножителя в ПСЗН его выходной сигнал усредняется. Усреднителем обычно служит ФНЧ. Если длительность каждого такта значительно меньше постоянной времени ФНЧ, то напряжение на его выходе

* tBbix = (l/47о) j (Ив1 + Ив2 + «вз + «В4) = «1,

где То - длительность такта; fii - среднее значение коэффициента щ. Подставляя значение щ в данное выражение, окончательно получим

з.. = л,в;,(1 + ++> (2.11)

Из анализа выражения (2.11) и сопоставления его с (2.9) следует, что в результате коммутационного инвертирования напряжений сомножителей аддитивная составляющая погрешности умножителя Уж \AoBbJJ\, обусловленная напряжениями смещения по его входам и выходу, исключается. В (2.11) отсутствуют слагаемые, содержащие сомножители вида Аи и Bui, которые согласно (2.8) вносят наибольший вклад в составляющую погрешности от нелинейности, т. е. погрешность от нелинейности резко снижается.

Если напряжения смещения Af/, и Af/2, приведенные соответственно к выходу первого и второго КИ, не изменяются за цикл работы умножителя, то их влиянием на функцию преобразования умножителя можно пренебречь. Погрешность умножителя от влияния напряжения смещения третьего КИ, как правило, пренебрежимо мала, так как выходной сигнал умножителя намного превышает напряжение смещения третьего КИ.

Исключение аддитивной составляющей погрешности умножителя и существенное уменьшение составляющей погрешности от нелинейности позволяют перемножать переменные, пульсирующие и постоянные сигналы и осуществлять калибровку коэффициента передачи умножителя с помощью источника постоянного образцового напряжения.

Динамические свойства умножителя с коммутируемыми инверторами зависят от выбора тактовой частоты КИ. Если тактовая частота ниже, чем нижняя граничная частота спектра сигналов сомножителей, быстродействие умножителя с ФНЧ несколько уменьшается. Верхняя граничная частота умножителя в таком случае не зависит от тактовой частоты КИ.

При выборе тактовой частоты выше верхней граничной частоты сОв спектра сигналов сомножителей снижения быстродействия не происходит. Однако увеличение тактовой частоты выше нескольких килогерц ограничено погрешностью, зависящей от быстродействия переключающих устройств. Поэтому такой выбор