Емкостный делитель напряжения

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измеренияпеременных и импульсных напряжений. Делитель напряжения содержит емкостное плечо высокого напряжения 1. коаксиальный кабель 2, согласующую реэистивную нагрузку 3. емкостное плечо низкого напряжения 4, резистор 5, конденсатор 6, блок измерения и регистрации 7 и источник контролируемого напряжения 6. Повышение точности измерений достигается за счет расширения полосы воспроизводимых частот и снижения чувствительности делителя к помехам. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 R 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4776249/21 (22) 02.01.90 (46) 23.09.92, Бюл. N. 35 (71) Рсесоюэный научно-исследовательский институт экспериментальной физики (72) Н.А.П рудкой (56) Приборы для научных исследований, 1985, М 5, с. 127-128.

Приборы для научных исследований.

1980, Р» 12, с. 51. (54) ЕМКОСТНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ,, SU(„, 1763992 А1

2 (57) Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано для измерения. переменйых и импульсных напряжений. Делитель напряжения содержит емкостное плечо высокого напряжения 1, коаксиальный кабель 2, согласующую реэистивную нагрузку 3, емкостное плечо низкого напряжения 4, резистор

5, конденсатор 6, блок измерения и регистрации 7 и источник контролируемого напряжения 6. Повышение точности измерений достигается за счет расширения полосы воспроизводимых частот и снижения чувст вительности делителя к помехам. 1 ил.

1763992

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть испольэо. вайо для. измерения переменных и импульсных напряжений.

Для расширения пределов измерений, пространственного разнесения измерительного прибора на исследуемый объект в измерительной технике широко применяются емкостные делители напряжения.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На чертеже показана электрическая схема предлагаемого делителя.

Делитель содержит емкостное плечо высокого напряжению 1, коаксиальный кабель 2, согласующую резистивную нагрузку

3, емкостное плечо низкого напряжения 4, резистор 5, конденсатор 6, блок измерения и регистрации 7, источник контролируемого напряжения 8.

В качестве плеча высокого напряжения . 1 можно использовать любые высокостабильные конденсаторы, имеющие рабочее напряжение, соответствующее измеряемо-. му (например, конденсаторы К15-13).

В качестве коаксиального кабеля 2 может быть использован любой радиочастотный кабель с рабочим напряжением не менее 41С1 при tH LpC1 и не менее

Um . н

Um ПРИ Ь Ы 4>С1, ГДЕ О пдн — аМПЛИтУДа И время нарастания измеряемого напряжения соответственно; С1 — емкость плеча высокого напряжения; Ео — волновое сопротивление кабеля, В качестве согласующей нагрузки 4 и резистора 5 целесообразно использовать высокостабильные металлопленочные резисторы (например, типа С2-10).

В качестве плеча низкого напряжения 4 применяют любые высокостабильные малоиндуктивные конденсаторы (например, типов КТК, КТП), а конденсатор 6 может быть кОнструктивным..

Номинальные значения параметров элементов делителя выбирают исходя из следующих условий: коэффициент ослабления измеряемого напряжения должен равняться заданному значению: .

«ZpC1

Й2С2 где Lp — волновое сопротивление коаксиального кабеля 2;

Cj — емкость плеча высокого напряжения 1;

R2 — сопротивление резистора 5;

С2 — емкость плеча низкого напряжения величина емкости корректирующего конденсатора 6 должно удовлетворять соотношению

C3R2 Lo C1i

5 где Сз — величина емкости конденсатора 6; длительность импульса измеряемого напряжения должна быть во много раэ (по. крайней мере в 10) меньше постоянной времени цепочки R2C2, т,е.

10 tu ь 10R2C2. где t< -длительность импульса измеряемого напряжения; сопротивление резистора 5 должно многократно(по крайней мере в 10 раз) пре15 вышать волновое сопротивление коаксиального кабеля, т.е, R2 10Ео . время нарастания переходной характеристики. не должно превышать заданной ве20 личины, т.е. п 1,1Lo—

С2СЗ

С2+СЗ . где tn — время нарастания переходной характеристики.

Делитель работает следующим образом.

Пусть от источника к делителю приложено ступенчатое напряжение амплитудой

Um. При этом на жиле выносного конца ка30 беля 2 возникает спадающий по экспоненте с постолнной вРемени r- LpC1 импУльс на-. пряжения. Через время t -—

V где! — длина кабеля;

V — скорость распространения сигнала по кабелю, он достигнет второго конца кабеля.

Согласующая резистивная нагрузка 3 предотвращает отражение импульса от вто40 рого конца. Для того чтобы она не шунтировалась резистором 5 и конденсатором 6, их сопротивление и емкость выбираются такими, чтобы

45 С» R2

1 вСз

Если бы не было конденсатора 6, то этот импульс за время 2,2LpC1 заряжал бы низковольтное плечо делителя до напряжения оо

50 О 1 1 ос<, п оС

8с 1

22о

2 2

Конденсатор 6 служит для уменьшения времени нарастания переходной характеристики. Через нее часть импульса со второ55 го конца кабеля подается непосредственно на плечо низкого напряжения, минуя резистор 5. Плечо низкого напряжения зарядится через конденсатор 6 за время 1,1LpC, 1763992

<и

R2 1O 2 где С2 — емкость плеча низкого напряжения; ти — ДЛИтЕЛЬНОСтЬ ИМПУЛЬСа ИЗМЕРЯЕМОго напряжения.

Составитель В.Чеботова

Техред М.Моргентал . Корректор А ОРОЧяч

Редактор Г.Бельская

Заказ 3455, Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 что и определяет время нарастания переходной характеристики делителя.

Емкость .конденсатора 6 подбирается такой, чтобы получить гладкую переходную характеристику. Для этого величина емкости конденсатора должна удовлетворять соотношению

Сзй2 - LoC>

После того как плечо низкого напряжения эарядится, оно начинает постепенно с постоянной R2(C2+C2) разряжаться.

В делителе коэффициент ослабления измеряемого напряжения определяется отR2C2 ношением . Поэтому нет необходибоС1 мости для получения требуемого коэффициента ослабления обеспечивать большую емкость низковольтного плеча; так как соответствующим выбором сопротивления резистора 5 всегда можно добиться требуемого значения коэффициента ослабления. Применение для плеча низкого напряжения конденсаторов малой емкостй (десятки пикофэрад) позволяет повысить точность. делителя за счет расширенил полосы воспроизводимых частот, так как в этом случае нежелательное влияние пара.эитной индуктивности значительно меньше., Кроме того, устранению нежелательного влияния паразитной индуктивности способствует то, что заряд низковольтного плеча происходит через резистор с довольно большим сопротивлением (по крайней мере в 10 раз большим волнового сопротивления кабеля).

Деление исходного напряжения происходит в двв этапа. Сначала оно делится между плечом высокого напряжения и первым концом кабеля, а затем между вторым концом кабеля и плечом низкого напряжения.

По этой причине рабочие токи в кабеле данного делителя во много раз больше. Это способствует повышению помехоустойчивости делителя.

Отсутствие в выносной части делителя низковольтного плеча позволяет выполнять его малогабаритным, что особенно удобно, например, при производстве измерений в

5 радиоэлектронной аппаратуре.

Формула изобретения

Емкостный делитель напряжения, co"

ДЕРжаЩИй BMKOCYHMB ПЛЕЧИ ВЫСОКОГО И НИЗкого напряжения, согласующую

10 резистивную нагрузку, блок измерения и регистрации, коаксиальный кабель, между Bblходной жилой и .экраном которого подключена согласующая резйстианая нагрузка. экран коаксиальмого кабеля соеди15 нен с вторым выводом блока измерения и регистрации, вывод емкостного плейа высо- кого напряжения соединен с входной жилой коаксиального кабеля, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышение точности изме20 рения, в него введены параллельно соеди-. . ненные между собой резистор и конденсатор и подключены между выходной жилой коаксивльного кабеля и первым выводом блока измерения и регистрации, к

25 первому и второму выводам которого подключено емкостное плечо низкого напряжения, причем емкость конденсатора выбирается из соотношения

C3R2 LoC1

30 где Сз — емкость конденсатора;

R2 — сопротивление резистора; о — волновое сопротивление коаксиального кабеля;

Ci — емкость плеча высокого напряже35 ния, а сопротивление резистора должно удовлетворять условиям

R2 >10Lo,