Преобразователь ток-напряжение

Преобразователь ток-напряжение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ«»737845

Союз Советских

Соцналистинеских

Республик

Ф (" (б1) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 030177 (21) 2437785/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (51)М. Кл.2

6 01 В 19/00

Госуаарственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 30.05.80. Бюллетень ¹ 20 (53) УДК 621. 317. 7 (088,8) Дата опубликования описания 05.06. 80

i (72) Авторы изобретения

В. С. Заика, В. С. Усов и С. Б. Школык (71) Заявитель

Ф (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОК-НАПРЯЖЕНИЕ

Изобретение относится к электроиз-. мерительной технике, а именно к измерительным преабраэователям ток-напряжение, и может быть использовано в источниках напряжения и тока в устройствах для измерения параметров электронных приборов.

Известен преобразователь ток-напряжение, использующий принцип измерения падения напряжения на образцовом резисторе, содержащий блок образцовых резисторов для преобразования тока в напряжение и ключи для переключения поддиапаэонов преобразования тока (1).

Недостаток известного устройства заключается в ограниченной точности преобразования из-эа наличия токов утечки ключей в закрытом состоянии.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому являеТся преобразователь ток-напряжение, содержащий повторитель выходного напряжения, выходом соединенный с выводом выходного потенциала устройства, измерительный повТоритель напряжения, выходом соединенный с выводом измерительного потенциала устройства, и .каскады, количество которых равно числу поддиапаз онов преобразования, каждый из которых состоит из силового ключа, соединенного входом с токовым входом устройства, и образцового резистора, первый вывод которого подключен к токовому выходу устройства ! и входу повторителя выходного напря"женйя, а второй вывод через измери10 тельный ключ — ко входу измерительного повторителя напряжения и выходу силового ключа (2).

Недостаток этого преобразователя заключается в том, что токи утечки закрытых силовых ключей каскадов невыбранных поддиапазонов полностью протекают на токовый выход преобразователя, минуя образцовый резистор каскада выбранного поддиапаэона, чем вносят значительную погрешность в преобразовайие тока в напряжение. Это накладывает жесткие требования на силовые ключи в части параметра величины тока утечки в закрытом состоянии ключа. Токи утечки силовых электронных ключей, переключающих токи, равные единицам A или сотням мА, равны, в лучшем случае, соответственно десяткам или единицам мкА.

737845

Цель изобретения — повышение точ-. ности преобразования путем компенсации влияния токов утечки силовых ключей.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь ток-напряжение, содержащий повторитель выходного напряжения, выходом соединенный с выводом выходного потенциала устройства, измерительный повторитель напряжения, выходом соединенный с выводом измерительного потенциала устройства, и каскады, количество которых равно числу подднапаэонов преобразования, каждый иэ которых состоит иэ силового ключа, соединенного входом с токовым входом устройства, и образцового резистора, первый вывод которого подключен к токовому выходу устройства и входу повторителя выходного напряжения, а вто- рой вывод через измерительный ключ ко входу измерительного повторителя 20 напряжения, введены формирователи компенсирующих сигналов и нелинейные элементы, количество которых равно числу поддиапаэонов преобразования, причем формирователи компенсирующих сигналов включены между выходом повторителя выходного напряжения и выходами силовых ключей каскадов, а нелинейные элементы — между выходами силовых ключей каскадов и выводов соединения упомянутых образцового резистора и измерительного ключа.

При этом формирователь компенсирующего сигнала выполнен на дополнительном повторителе напряжения с ограничением выходного тока, а нелинейный элемент — на двух диодах, включенных параллельно и встречно друг другу, В другом случае нелинейный элемент выполнен из двух последовательно соединенных нелинейных элементов,40 общий вывод которых через вспомогательный резистор подключен к выходу повторителя выходного напряжения.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя ток-напряжение; на фиг. 2 — второй вариант выполнения нелинейного элемента и его связь с выходом повторителя выходного напряжения.

Преобразователь ток-напряжение содержит повторитель 1 выходного напряжения, измерительный повторитель 2 напряжения, три каскада 3-5 и три формирователя 6-8 компенсирующего сигнала, по числу поддиапаэонов преобразования. Каскады 3-5 состоят иэ измерительного ключа 9 и последовательно соединенных силового ключа 10, нелинейного элемента 11 и образцового резистора 12, которые с другой сто» роны соединены между собой и подключе-® ны к токовому выходу 13 устройства и ко входу повторителя 1 выходного напряжения. Измерительные ключи 9 каскадов 3-5 с одной стороны соединены между собой и подключены ко входу из 5 мерительного повторителя 2 напряжения, а с другой стороны каждый из них соединен со своим выводом нелинейного элемента 11 и образцового резистора 12. Входы силовых ключей 10 каскадов 3-5 соединены между собой и подключены к токовому входу 14, а выходы соединены с выходами формирователей 6-8 компенсирующего сигнала, входы которых подключены к выходу повторителя 1 выходного напряжения н выводу выходного 15 потенциала. Выход измерительного повторителя 2 напряжения соединен с выводом измерительного 16 потенциала, Формирователи 6-8 компенсирующих сигналов идентичны, и каждый из них выполнен на усилителе 17 с резистором 18 в цепи отрицательноЯ обратной связи, которыЯ ра° ботает в качестве повторителя напряжения с ограничением выходного тока.

Нелинейный элемент 11 выполнен на двух диодах 19, 20, включенных параллельно и встречно друг другу ° другой вариант выполнения нелинейного элемента 11 (см. Фиг. 2) состоит иэ четырех диодов 21-24. Причем одна лара диодов

21, 22 и другая лара диодов 23, 24 включены между собой параллельно и встречно, а пары диодов — последовательно. Общая точка соединения двух пар диодов через вспомогательный резистор 25 подключена к выходу повторителя 1 выходного напряжения.

Преобразователь ток-напряжение работает следующим образом.

В каскаде 3 выбранного поддиапазона одновременно открыты силовой ключ

10 и измерительный ключ 9, а э каскадах 4 и 5 неэыбранных поддиапазонов ключи 9 и 10 закрыты. Электрнческий ток, поступающиЯ на токовый вход 14, через открытый силовой ключ 10, нелинейный элемент 11 и образцовый резистор 12 выбранного поддиапазона, проходит на токовый выход 13. Электрический потенциал образующийся на токовом выходе 13, повторяется повторителем 1 выходного напряжения и поступает на вывод выходного 15 потенциала и на входы формирователей 6-8 компенсирующих сигналов.

Формирователи 7 и 8 компенсирующих сигналов поддерживают на своих выходах потенциал, равныЯ или близкий к потенциалу, установившемуся на токовом выходе 13. Тем самым к выводу соединения силового ключа 10 и нелинейного элемента 11 каскадов 4 и 5, невыбранных поддиапаэонов измерения, приложена нулевая или близкая к нулевой разность потенциалов. Ток, проходящий через эту цепь на токовый выход

13 устройства, определяется величиной сопротивления нелинейного элемента 11, который имеет значение сопротивления

10 о Ом и более в режиме малых разностей потенциалов, приложенных к его выводам. Формирователи 7 и 8 компен737845

6 сирующих сигналов поддерживают на нелинейном элементе l l разность потенциалов не более единиц мВ, определяемую нестабильностью нулевого уровня повторителей напряжения с ограничени ем выходного тока, на которых они вы полнены. Это позволяет свести к пренебрежимо малой величине токи утечки на выход 13 в каскадах 7 и 8 невыбра ных поддиапазонов измерения.

Формирователь 6 компенсирующего сигнала работает в режиме перегрузки и потенциал на выходе каскада 3 не зависит от величины компенсирующего сигнала. Ток, преобразуеюжй устройст вом в каскаде 3, протекает через нелииейный элемент 11 и образцовый 1 езистор 12 на токовый выход 13. Потен циал, образующийся на образцовом резисторе 12, через открытый измеритель ный ключ 9 и измерительный повторитель 2 напряжения поступает на вывод измерительного 16 потенциала устройства. разность потенциалов, образующаяся на образцовом резисторе 12 и соответствующая величине преобразуе- мого тока, снимается межд выводами выходного 15 и измерительного 16 потенциалов устройства.

Дальнейшее уменьшение влияния неточности формирования компенсирующего сигнала на работу нелинейного элемента 11 осуществляют, выполнив его (см . фиг. 2) в виде двух последовател но соединенных упомянутых нелинейных элементов 11, общий вывод которых через вспомогательный резистор 25 подключен к выводу выходного 15 потенциала.

Такое выполнение преобразователя ток-напряжение позволяет по сравнению с известным устройством повысить точность преобразования за счет компенсации токов утечкн силовых ключей и применить в качестве последних более простые ключи без отбора их по величине тока утечки. н ия, выходом соединенный с выводом измерительного потенциала устройства, и каскады, количество которых равно

-- числу йоддиайаЫонов преобразования, каждый иэ которых состоит из силово-

1 го ключа, соединечного входом с тоовым входом устройства, и образцовон- о резистора, первый вывод которого одключен к токовому выходу устройства и входу повторителя выходного напряжения,.а второй вывод через измерительный ключ — ко входу измерительного повторителя напряжения, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобраэова1.

15 ния путем компенсации влияния токов утечки силовых ключей, в него введены формирователи компенсирующих сиг.налов и нелинейные элементы, количе.ство которых равно числу поддиапазо2р,нов преобразования, причем формирователи компенсирующих сигналов включены между выходом повторителя выходного напряжения и выходами силовых ключей каскадов, а нелинейные элементы — между выходами силовых ключей каскадов и выводом соединения упомя нутых образцового резистора и измерительного ключа.

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что формирователь компенсирующих сигналов выь-,полнен на дополнительном повторителе напряжения с ограничением выходного тока.

3. Преобразователь по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что нелинейный элемент выполнен на двух дио. дах, включенных параллельно и встречно друг другу.

4. Преобразователь по п. 1, о т4р л и ч а ю шийся тем, что нелинейный элемент выполнен из двух последовательно соединенных нелинейных элементов, общий вывод которых через вспомогательный резистор подключен к выходу повторителя выходного напряжения °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3648175, кл. 324-115, опублик. 1972.

2. Патент CIIIA В 36999101, кл. 328-97, опублик.l1971.

Формула изобретения

1. Преобразователь ток-напряжение содержащий повторитель выходного напряжения, выходом соединенный с выводом выходного потенциала устройст1ва, измерительный повторитель напряже