Электрометрический преобразователь заряда

Электрометрический преобразователь заряда

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано для измерения малых токов и электрических зарядов в широком динамическом диапазоне. Цель изобретения - упрощение устройства. Преобразователь содержит электрометрический усилитель I, разрядный ключ 4 и компараторы 6 и 7 верхней и нижней границы поддиапазона преобразования соответственно. Введение фиксатора 5 уровня, реверсивного счетчика 9,цифроаналогового преобразователя 10,дешифратора 11, индикатора 12 номера поддиапазона, преобразования и образование новых функциональных связей служат для упрощения устройства . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1441316 А1

yg 4 С 01 R 19/00. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4052992/24-21

; (22) 08. 04. 86 (46) 30.11.88. Бюл. У 44 (72) А.В. Есаулов (53) 621.317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1145292, кл. G 01 R 19/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

В 1239610, кл. G 01 R 19/00, 1984. (54) ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОВРАЗОВАТЕЛЪ ЗАРЯДА (57) Изобретение может быть использовано для измерения малых токов и электрических зарядов в широком динамическом диапазоне. Цель изобретения — упрощение устройства. Преобразователь содержит электрометрический усилитель 1; разрядный ключ

4 и компараторы 6 и 7 верхней и нижней границы поддиапазона преобразования соответственно. Введение фиксатора 5 уровня, реверсивного счетчика

9, цифроаналогового преобразователя

10, дешифратора 11, индикатора 12 номера поддиапазона, преобразования и образование новых функциональных связей служат для упрощения устройства. 2 ил.

)441316

Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для измерения малых токов и электрических зарядов в широ5 ком динамическом диапазоне, Цель изобретения — упрощение устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема электрометрического преоб- 1р раэователя; а на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Электрометрический преобразователь .заряда содержит электрометрический усилитель 1, первый и второй конден- 15 саторы 2 и 3, разрядный ключ 4, фиксатор 5 уровня, первый компаратор 6

„ верхней границы поддиапазона преобразования, второй компаратор 7 нижней границы поддиапазона преобраэо- 2р ванин, логический элемент ИЛИ 8, pesepсивный счетчик 9, цифроаналоговый преобразователь 10 дешифратор 11 и индикатор 12 номера поддиапазона itpe образования. С входом устройства со- 25 единены инвертирующий вход усилителя

1, первые обкладки конденсаторов 2 и

3 и первый вывод разрядного клича 4.

К выходу устройства подключены вторая обкладка первого .конденсатора 2, Зр второй вывод ключа 4, выход усилителя

l и входы фиксатора 5 и компараторов

6 и 7. Неинвертирующий вход усилителя

1 соединен с общей шиной. Вторая обкладка конденсатора 3 соединена с вы- 35 ходом преобразователя 10. Вьмоды ком-. параторов 6 и 7 соединены с входами элемента ИЛИ 8, выход которого подключен к тактовому входу счетчика 9.

Выход фиксатора 5 соединен .с входом 4р управления направления счета счетчика 9, выходы последнего соединены с входами цифроаналогового преобразователя 10 и входами дешифратора 11, выходы которого подключены к входам индикатора 12. Вход установки в начальное состояние счетчика 9 и вход управления ключа 4 подключены к шине

"Сброс".

5Р

Устройство работает следующим образом.

После подачи питающих напряжений на выходе электрометричес ого усилителя 1 имеется некоторое остаточное напряжение, обусловленное "набросом" заряда на конденсатор 2 из-за переходных процессов в схеме устройства во время включения. После поступления управляющей команды по шине "Сброс" ключ 4 замыкается, а счетчик 9 устанавливается в начальное состояние, которое соответствует первому поддиапазону измерения, отображаемому на индикаторе 12. При этом выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 10 близко к нулевому уровню.

После .окончания команды "Сброс" выходное напряжение усилителя l и, соответственно, преобразователя заряда также близко к нулю, В режиме измерения на вход устройства поступает сигнал в виде тока или заряда, который также преобразуется в ток в измерительной цепи преобразователя (фиг. 2а). Переход с одного поддиапазона преобразования на другой производится при достижении входным сигналом („границ поддиапазона преобразования. При появлении в момент времени с, нарастающего входного сигнала выходное напряжение усилителя U „(фиг. 2д) начинает увеличиваться. В момент времени t оно достигает порогового уровня U срабатывания фиксатора

5, который задается в пределах 0,30,8 от уровня максимального выходного напряжения усилителя 1, выходное напряжение U фиксатора 5 (фиг. 2в) становится равным уровню лог. "1" и счетчик 9 переводится в режим сложения; При превышении входным сигналом уровня П срабатывает компаратор 6 верхней границы поддиапаэона, его вьмодной сигнал Uq (фиг. 2r) через элемент ИЛИ 8 поступает на тактовый вход счетчика 9, а так как счетчик работает в режиме сложения, то его содержимое увеличивается на единцу.

Выходной код счетчика 9 преобразуется дешифратором ll в позиционный код, который поступает на индикатор 12 номера поддиапазона в котором происходит преобразование позиционного кода в сигнальную, например визуальную,информацию. Выходной код счетчика 9 вызывает увеличение выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 10. При этом на вход усилителя 1 через конденсатор 3 поступает компенсационный ток, онределяемый ступенью квантования выход- ного напряжения цифроаналогоного преобразователя 10. Вых< д п е напряжение усилителя в момент времени t. кач14413 кообразно уменьшается до нуля, далее продолжается процесс усиления входного сигнала (интервал времени

t ° t„). При уменьшении выходного сигнала усилителя I ниже уровня срабатывания U > фиксатора 5 его выходное напряжение становится равным "0" и счетчик 9 переходит в режим вычитания. В момент времени срабатывает компаратор 7 нижней грайицы поддиапаэона преобразования, порог срабатывания U> которого выбран меньше нулевого уровня общей шины, на его выходе (фиг. 2б) появляется сигнал 15 лог. "1", который через элемент йТИ

8 поступает на тактовый .вход счетчика 9, содержимое которого уменьшается на единицу ° Выходной код счетчика 9 соответствует младшему (по сравнению 20 с предыдущим) поддиапазону преобразования. При этом выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 10 скачкообразно уменьшается, а по входной цепи усилителя 1 протекает ток, направление которого противоположно току входного измеряемого сигнала.

Выходное напряжение усилителя 1 скачкообразно увеличивается до величины верхнего порогового уровня, а затем 30 преобразование сигнала производится на первом диапазоне. При этом номер поддиапаэона, индицируемыйиндикатором 12 номера поддиапазона, уменьшается на единицу. 35

Формула изобретения

Электрометрический преобразователь заряда, содержащий электрометl6

4 рический усилитель, ипвертирующий вход которого подключен к входу преобразователя, к первым обкладкам первого и í,oporn конденсаторов и первому выводу разрядного ключ», не— инвертирующий вход — к общей шине, а выход — к выходу преобразователя и к входам первого и второго комиараторов, управляющий вход разрядного ключа соединен с шиной "Сброс" преобразователя, отличающийся тем, что, с целью упрощения, в него введены фиксатор уровня, раверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, дешифратор, индикатор номера поддиапазона и элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходам первого и второго компараторов, а выход соединен с тактовым входом реверсивного счетчика, вход управления направлениям счета которого под- ключен к выходу фиксатора уровня, вход установки — к шине "Сброс" преобразователя, а выходы соединены с входами цифроаналогового преобра зователя и дешифратора, выход цифроаналогового преобразователя подключен к второй обкладке второго конденсатора, выход электрометрического усилителя соединен с второй обкладкой первого конденсатора, вторым выводом разрядного ключа и входом фиксатора уровня, выходы дешифратора соединены с входами индикатора номера поддиапаэона.

144131 б (,ocтавитель С. Рыбин !. ехре, . . !», Краянук

i едак тo р 1".. Л t= T ðéн а

Корректор М. Шаро!!!и

Заказ 62Я2/48

Подписное

ЯНЫИПИ Государственного комитета СССР по де .:.a.-: изобретений и открытий 03 :., 1ь1оскна., >>(-35, Рау::скан наб., д, 4/5

П.-.оизнодств:"=:-;.но-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная 4