Многодиапазонный измеритель малых токов

 

ШОГОДИАПАЗОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ МАЛЫХ ТОКОВ, содержащий электротермический усилитель, инвертирующий вход которого соединен с входной клеммой измерителя, неинвертирую-щий - с шиной нулевого потенциала, а выход - с выходной клеммой измерителя , измерительные резисторы, коммутационные реле замыкающего типа и коммутационные реле переключающего типа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений , одни выводы измерительных резисторов через контакты коммутационных реле замыкающего типа соединены с входной измерителя, а другие - с подрэсясными контактами коммутациоишис реле переключакндего типа, причем замыкающие контакты сл этих реле соединены с выходной клеммой измерителя, а размыкакяцие - с :шиной нулевого потенциала.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХ

РЕСПУБЛИН

691 (10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

Н *RTOPCNOMV СВИДатаъстви (21) 3404736/24-21 (22) 03.03.82 (46) 07.01.85; Бюл. У 1 (72) М.Х.Ансо (71) Тартуский ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет (53) 621. 317. 7 (088. 8) (56) 1. Илюкович А.М. Техника электрометрии, М., "Энергия", 1976, с. 218.

2. Там же, с.. 226.

3. Brookshier M.К. Electrometer

cirenit design for extended band

widths "Hvc1еаг Instruments and

Methods", 1964, V 22, Ф 25, р. 317327. (54) (57) МНОГОДИАПАЗОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

МАЛЫХ ТОКОВ, содержащий электротермический усилитель, инвертирующий вход которого соединен с входной клеммой измерителя, неинвертирую-.щий — с шиной нулевого потенциала, а выход — с выходной клеммой измерителя, измерительные резисторы, коммутационные реле замыкающего типа и коммутационные реле переключающего типа, отличающийся тем, что, с целью повьаиения точности измерений, одни выводы измерительных резисторов через контакты коммутационных реле замыкающего типа соединены с входной клеммой измерителя, а другие - с п(щвнвиыми контактами коммутационным реле переключающего типа, причем замыкающие контакты этих реле соединены с выходной клем,мой измерителя, а размыкающие — с шиной нулевого потенциала.

1133559

Изобретение относится к электроиэмерительной технике, а именно к технике электрометрии, и предназначено для измерения. малых токов.

Известен измеритель малых токов, 5 содержащий электрометрический усилитель с параллельной отрицательной обратной связью(ООС)через высокоомный измерительный резистор (1, Недостатками этого измерителя >0 являются невысокое быстродействие, обусловленное наличием паразитной емкости между его выходом и входом, и возможность измерений лишь в одном диапазоне измеряемых токов. 15

Известны также измерители малых .токов с повышенным быстродействием, в которых для уменьшения постоянной времени паразитная емкость между выходом и входом путем соответствую- щ щего экранирования снижена до весьма

:небольшой величины, содержащие электрометрический усилитель с параллельной ООС через высокоомный измерительный резистор (2j .

Эти измерители также предназначены для измерений лишь в одном диапазоне токов. Их основная динамическая .погрешность определяется паразитной суммарной емкостью, включенной параллельно входу электрометрическо30

ro усилителя.

Кроме динамической погрешности, измерителям малых токов присуща погрешность, обусловленная шумами их элементов.,Приведенный к входу изме- З5 рителя шум зависит в основном от величины импеданса, включенного параллельно входу электрометрического усилителя, причем с уменьшением указанного импеданса погрешность 40 иэ-за шумов возрастает; поэтому пара-. зитная суммарная емкость, включенная параллельно входу усилителя, должна быть минимальной.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является многодиапазонный измеритель малых токов, содержащий электрометрический усилитель, инвертирующий вход которого соединен с входной клеммой измерителя, неинвертирующий — с ,шиной нулевого потенциала, а выход —с выходной клеммой измерителя, коммутационные реле замыкающего и переключающего типов и измерительные резисторы„ одни выводы которых через контакты коммутационных реле замыкающего типа соединены с выходной клеммой измерителя, а другие с подвижными контактами коммутационных реле переключающего типа, причем замыкающие контакты этих реле соединены с входной клеммой измерителя, а раэмыкающие — с шиной нулевого потенциала. В этом измерителе отключенные от входа усилителя измерительные резисторы замыкаются с помощью контактов реле переключающего типа на шину нулевого потенци- ала j3) .

Недостатком известного многодиапазонного измерителя малых токов яв яется относительно низкая точность измерений, обусловленная динамической погрешностью и погрешностью из-за шумов. Обе погрешности связаны с наличием дополнительных паразитных емкостей, подключенных параллельно входу электрометрического усилителя, образованных как межконтактными емкостями коммутационных реле переключающего типа, так и емкостями контактов этих реле на корпус уст-. ройства. Так как паразитные емкости электрометрических реле могут составлять несколько h Ф, то дополнигельная суммарная емкость, подключенная на вход усилителя, при наличии нескольких пределов измерений, т.е. нескольких реле, может превышать входную емкость электрометрического усилителя. Уменьшение входного импеданса приводит, как известно, к росту уровня шумов и снижению быстродействия.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в многодиапазонном измерителе малых токов, содержащем электрометрический усилитель, инвертирующий вход которого соединен с входной клеммой измерителя, неинвертирующий — с шиной нулевого потенциала, а выход — с выходной клеммой измерителя, измерительные резисторы, коммутационные реле замыкающего и переключающего типов, одни выводы измерительных резисторов через контакты коммутационных реле замыкающего типа соединены с входной клеммой измерителя, а другие — с подвижными контактами коммутационных реле переключающего типа, причем замыкающие контакты этих реле. соединены с выходной клеммой измерителя, в размы/ кающие- с шиной нулевого потенциала.

Составитель П.Мелихов

Редактор С.Патрушева Техред:Л.Микеш, Корректор О.Луговая

Заказ 9946/38 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 11335

На чертеже представлена принципиальная схема многодиапазонного изме- рителя малых токов.

Устройство содержит электрометрический усилитель 1 „ измерительные резисторы 2-4, левые(по чертежу)выводы которых через контакты 5 комму.. тационных реле замыкающего типа соединены с входной клеммой 6 измерителя, а правые — с подвижными 1б контактами 7 коммутационных реле переключающего типа, причем замыкающие контакты этих реле соединены с выходной клеммой 8 измерителя, а размыкающие — с шиной 9 нулевого потенциала.

Устройство работает следующим образом.

Предел измерения многодиапазонного измерителя малых токов выбирают независимым. включением в цепь

ООС электрометрического усилителя одного из высокоомных измерительных резисторов 2,3 или 4. На чертеже для определенности изображен вариант включения резистора 4. Подключение определенного измерительного резистора к входной клемме 6 измерителя осуществляют с помощью контактов 5 соответствующего коммутационного реле замыкающего типа, а к выходнай клемме 8 измерителя с помощью подвижных 7 и замыкающих контактов — соответствующего коммутационного реле переключающего типа.

Таким образом, при включении 3S двух, соотв етствующих выбранному пределу измерений, коммутационных реле определенный измерительный .резистор оказывается включенным между входом и выходом усилителя, а 40 правые(по чертежу) выводы неиспользуемых измерительных резисторов остаются соединенными с шиной 9 нулевого потенциала.

При подаче измеряемого тока на входную кпемму 6 измерителя он протекает по включенному измерительному резистору 4, образуя на нем падение напряжения. Поскольку напряжение на входе идеального усилителя равно нулю, то это падение напряжения оказывается равным напряжению на выходной клемме 8 относительно шины

9 нулевого потенциала, и является мерой измеряемого тока.

Повышение точности измерений малых токов с помощью предложенного измерителя объясняется его большим по сравнению с известным измерителем импедансом, включенным параллельно входу электрометрического усилителя.

Это связано с тем, что межконтактные емкости обесточенных коммутационных реле замыкающего типа, относящихся к входной цепи усилителя, включены не непосредственно между входной клеммой 6 и шиной 9 нулевого потенциала, как в известном случае, а через цепочки, состоящие из параллельно включенных неиспользованного измерительного резистора, соединенного с данным контактом 5, и его паразиткой емкости на корпус измерителя. Следовательно, суммарный паразитный импеданс, включенный параллельно входу электрометрического усилителя предложенного измерителя, оказывается больше соответствующего импеданса известного измерителя, что, как известно, обеспечивает повышение быстродействия измерителя и уменьшение уровня его шумов.

Сравнительные испытания двухдиапазонных предложенного измерителя малых токов и известного показали, что быстродействие первого иэ них иа ЗОХ выше, а уровень шумов íà 40Х ниже, чем второго.