Преобразователь ток-напряжение

Преобразователь ток-напряжение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОписАНИE О55

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 2609ВО (21) 2985541/18-21

Р }М.К .

G 01 R 19/00 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет—.(53) УДК 621.-317 °. 7 (088. 81

Опубликовано З0.11.82. Бюллетень ¹ 4

Дата опубликования описания З0-11-82 (72) Авторы изобретения

В.С. Заика и С.Б. Школык (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ TOE-НАПРЯЖЕНИЕ

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к измерительным преобразователям токнапряжение и может найти применение в устройствах контроля статических параметров электронных изделий.

Известны преобразователи ток-напряжение, содержащие блок измерительных резисторов для преобраэовайия тока в напряжение, ключи для переключения диапазонов преобразования.тока, связанные с измерительными резисторами, измерительный яовторитель напряжения и повторитель выходного напряжения, выход которого соединен с выходом преобразователя (1).

Недостатком известных преобразователей является их сложность, обусловленная наличием большого числа измерительных резисторов, имеющих нормированные значения сопротивления в диапазоне температур.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является преобразователь ток-напряжение, содержащий повторитель выходного напряжения, выходом соединений с выводом выходного потенциала преобразователя, измерительный повторитель напряжения, блок ключей, входом соединенный с токовым входом преобра» зователя, и блок измерительных ре5 эисторов измерительный вывод кото1 рого соединен с входом измерительного повторителя напряжения, токовый выход соединен с входом повторителя выходного напряжения и с токовым выходом преобразователя, а токовые входы соединены с выходами блока ключей f21.

Недостатком известного преобразователя является его сложность, связанная с наличием большого числа образцовых измерительных резисторов с нормированными значениями сопротивления, а также значительная погрешность преобразователя при использовании в качестве измерительных резисторов с малой погрешностью коэффициентов отношения значений сопротивлений.

Цель изобретения — упрощение и повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь ток-напряжение, содержащий повторитель выходного напряжения, выходом соедк» ненньтй с выводом выходного потенциала преобразователя, иэмеритель978055 ный повторитель напряжения, блок ключей, входом соединенный с токойыч входом преобразователя, и блок измерительных резисторов, измерительный вывод которого соединен с входом измерительного повторителя напряжения, токовый выход соединен с входом повторителя выходного напряжения и с токовым выходом преобразователя, а токовые входы соединены с выходами блока ключей, дополнительно введены первый и второй дифференциальные усилители, неинвертирующие входы которых соединены с выходом повторителя выходного напряжения, образцовый резистор, один вывод которого соединен с инвертирующим входом первого дифференциального усилителя, а другой — связан с его выходом, корректирующий резистор, одним выводом соединенный с выходом измерительного повторителя напряжения, а другим - связанный с инвертирующим входом первого дифференциального усилителя, и цепь из последовательно соединейных первого и второго масштабных резисторов, один вывод которой соединен с выходом первого дифференциального усилителя,,другой - подключен к выходу второго

f дифференциального усилителя и выводу выходного потенциала преобразователя, а общий вывод соединения резисторов цепи. связан с инвертирующим входом второго дифференциального усилителя, причем коэффициенты отношения сопротивления корректирующего резистора к сопротивлениям измерительных резисторов блока измерительных резисторов и коэффициент отношения сопротивлений масштабных резисторов имеют нормированную относительную погрешность.

На чертеже представлена функциональная электрическая схема преобразователя ток-напряжение.

Преобразователь ток-напряжение содержит повторитель 1 выходного напряжения, измерительный повторитель

2 напряжения, блок 3 ключей, блок

4 измерительных резисторов, первый .и второй дифференциальные усилители 5 и б, образцовый резистор 7.

Блок 3 ключей. состоит из ключей

8.-11, число которых, s общем случае, равно, числу диапазонов преобраэова° ° ия. Блок 4 измерительных резистов состоит из измерительных резисторов 12-15, число которых в общем случае, также равно числу диапазонов преобразования, корректирующего резистора 16 и. цепи 17, из последовательно соединенных первого и второго масштабных резисторов 18 и

19.

При этом, блок 4 измерительных . фФэисторов токовыми входами 20-23

Преобразователь ток-напряжение

40 работает следующим образом.

Преобразуемый ток с токового входа 24 преобразователя через блок 3 ключей, например, через открытый ключ 8 вйбранного диапазона (остальные.ключи 9-11 закрыты) и соответственно, через измерительные резисторы 12-15 поступают на токовый выход 26 преобразователя, образуя на измерительных резисторах 12-15 падение напряжения, пропорциональное протекающему значению тока и значению сопротивления измерительных резисторов. Образующийся на токовом выходе 25 блока 4 измерительных резисторов электрический потенциал через повторитель 1 выходного напряжения поступает на неинвертирующие входы первого и второго дифференциальных усилителей 5 и б и на вывод

27 выходного напряжения преобразова60 теля. Образующийся на измерительном выводе 28 блока 4 измерительных резисторов электрический потенциал через измерительный повторитель 2 напряжения поступает на один иэ выводов корректирующего резистора 16.

f5

35 через ключи 8-11 блока 3 ключей соединен с токовым входом 24 устройства, токовым выходом 25 соединен с токовым выходом 26 устройства и с входом повторителя 1 выходного напряжения, выход которого соединен с неинвертирующими входами первого и второго дифференциальных усилителей 5 и б и с выводом 27 выходного потенциала устройства. Измерительный вывод 28 блока 4 измерительных резисторов соединен с входом иэмерительного повторителя 2 напряжения, выход которого через корректирующий резистор 16 соединен с одним выводом образцового резистора 7 и с инвертирующим входом первого дифференциального усилителя 5, выход которого соединен с другим выводом образцового резистора 7 и с первым выводом цепи 17 иэ последовательно соединенных масштабных резисторов

18 и 19. Средний вывод цепи 17 соединен с инвертирующим входом второго дифференциального усилителя б, выход которого соединен с вторым выводом цепи 17 и с выводом измерительного потенциала 29 устройства.

Образцовый резистор 7 имеет нормированную относительную погрешность значения сопротивления.

Коэффициенты отношения сопротивления корректирующего резистора 16 к сопротивлениям измерительных резисторов.12-15 и коэффициент отношения сопротивлений масштабных резисторов 18 и 19 имеют нормированную относительную погрешность от их номинальных значений.

978055

Формула изобретения

Так как первый дифференциальный усилитель 5 работает в режиме инверФирующего усилителя, то его инвертирующий вход эквипотенциален его неинвертирующему входу. Таким образом, к корректирующему резистору 16 оказывается приложенным электрическое напряжение, равное падению напряжения на измерительных резисторах

12-15 от протекающего через них преобразуемого тока, и следовательно,,значение тока, протекающего через корректирующий резистор 16, пропорционально значению преобразуемого тока и обратно пропорционально коэффициенту отношения значения сопротивления этого резистора 16 к значению сопротивления измерительных резисторов 12-15, выбранного диапазона преобразования. Ток, протекающий через корректирующий резистор 16, компенсируется на инвертирующем входе первого дифференциального усилителя 5 током, протекающим по цепи его обратной связи через образцовый резистор 7, при этом на выходе первого дифференциального усилителя б образуется электрическое напряжение обратной полярности по отношению к полярности напряжения на измерительном выводе 28 блока 4 измерительных резисторов, прямо пропорциональное значению преобразуемого тока и значению сопротивления образцового резистора 7 и обратно пропорциональное коэффициенту отношения значения сопротивления корректирующего резистора 16 к значению сопротивлений измерительных резисторов 12-15 выбранного диапазона преобразования.

Выходное напряжение с первого дифференциального усилителя 5 инвертируется вторым дифференциальным усилителем б с коэффициентом передачи, определяемым значением коэффициента отношения значений сопротивлений второго и первого масштабирующих резисторов 19 и 18 и поступает на выводы 29 измерительного потенциала устройства.

Так как сопротивление образцового резистора 7, а также коэффициен, ты отношения сопротивления корректирующего резистора 16 к сопротивлениям .измерительных резисторов 12-15 и коэффициент отношения сопротивлений первого и второго масштабных резисторов 18 и 19 имеют нормированную относительную погрешность, то, в конечном итоге, значение электрического напряжения, образующегося между выводом выходного потенциала

27 устройства и выводом измерительного потенциала 29 устройства, оказывается пропорциональным значению измеряемого тока и коэффициенту, значение которого определяется вы-, бранным диапазоном преобразования, а относительная погрешность нормирована относительно номинального значения. Таким образом, преобразование тока в напряжение осуществляется с погрешностью, которая не зави сит от относительных погрешностей сопротивления измерительных резисторов 12-15, которые могут быть значительными, а определяется погрешностью коэффициентов отношений сопротивлений указанных корректирующего резистора 16, измерительных резисторов 12-15 первого и второго масштабных резисторов 18 и 19, которая

15 существенно меньше относительной погрешности сопротивлений резисторов, достигаемой, например, при их выполнении методом интегральной технологии, что повышает точность преоб20 разования тока.

Работа преобразователя н@ других диапазонах преобразования тока в напряжение происходит аналогично, причем выбор диапазона преобразова25 ния осуществляется замыканием соответствующего ключа в блоке 3 ключей.

Введение в преобразователь токнапряжение двух дифференциальных усилителей, образцового резистора, 30 корректирующего резистора, коэффициент отношения сопротивления которого к сопротивлениям измерительных резисторов имеет нормированную относительную погрешность, и двух

35 мастабных резисторов, коэффициент отношения сопротивлений которых также имеет нормированную относительную погрешность, позволяет повысить точность преобразования тока, а также

4Q упростить преобразователь за счет использования в качестве измерительных резисторЬв — резисторы, коэффициент отношения сопротивлений которых к сопротивлению корректирующего

45 резистора имеют нормированную относительную погрешность.

Предлагаемый преобразователь не требует подстройки коэффициентов преобразования тока - в процессе экс0 плуатации и при изменении температуры окружающей среды.

Выполнение преобразователя в виде гибридной интегральной схемы позволяет уменьшить габариты преоб55 ра3ОВатепа

Преобразователь ток-напряжение, содержащий повторитель выходного напряжения, выходом соединенный с выводом выходного потенциала преобразователя, измерительный повторитель напряжения, блок ключей, входом соеЬЗ диненный с токовым входом преобразо978055

ВНИИПИ Заказ ир

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä,óë,Ïðîåêòíàÿ,4 вателя, и блок измерительных резисторов, измерительный вывод которого соединен с входом измерительного повторителя напряжения, токовый выход соединен с входом повторителя выходного напряжения и с токовым эыходом преобразователя, а токовые входы соединены с выходами блока ключей, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности, дополнительно введе ны первый и второй дифференциальные усилители, неинвертирующие входы которых соединены с выходом повторителя выходного напряжения, образцовый резистор, один вывод которого соединен с инвертирующим входом первого дифференциального усилителя, а другой — связан с его выходом, корректирующий резистор, одним выводом соединенный с выходом измерительного повторителя напряжения, а другим связанный с инвертирующим входом первого дифференциального усилителя, и цепь из последовательно соединенных первого и второго масштабных резисторов, один вывод которой соединен с выходом первого дифференциального усилителя, другой — подключен к выходу второго дифференциального усилителя и выводу выходного потенциала преобразователя, а общий вывод соединения резисторов цепи связан с инвертирующим входом второго дифференциального усилителя, причем коэффициенты отношения сопротивления корректирующего резистора к сопротивлениям измерительных резисторов блока измерительных резисторов и коэффициент отношения сопротивлений

15 масштабных резисторов имеют нормированную относительную погрешность.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Щ по заявке Р 2675148/21, кл. 6.01 R 19/00, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 267150б/21, кл. 6 01 R 19/00, 1978.