Электрометрический преобразователь заряда

 

Изобретение относится к технике преобразования зарядов в напряжение и может быть использовано для преобразования сигналов с пьезоэлектрических датчиков давления при контроле импульсных и квазистатических давлений. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства. Устройство содержит электрометрический усилитель 1, интегрирующий конденсатор 2, диодный ключ 3, резистор 6 и делитель напряжения на резисторах 7 и 8. Введение программируемого усилителя 9 напряжения, компаратора 10, источника 11 опорного напряжения и элемента ЗАПРЕТ 12 обеспечивает постоянную готовность устройства к преобразованию. В режиме ожидания сигнала на входе 13 и на выходе 14 поддерживается нулевое напряжение за счет действия отрицательной обратной связи, образованной усилителем 9, делителем напряжения на резисторах 7 и 8 и диодным ключом 3. При поступлении входного сигнала устройство начинает преобразование и вырабатывает сигнал "Синхронизация" на выходе 15. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

C0LIHAËИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1580264 А 1 (g1)g С 01 R 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

IlpH ГКНТ СССР

1 (21) 4440430/24-21 (22) 13.06.88 (46) 23.07.90. Яюл. У 27 (72) А.В.Есаулов (53) 621.317.7(O88.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1357856, кл. G 01 K 19/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N 1506368, кл. G 01 R 19/00, 1986. (54) ЭЛЕКТРОИЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЗАРЯДА (57) Изобретение относится к технике преобразования зарядов в напряжение и может быть использовано для преоб.разования сигналов с пьезоэлектрических датчиков давления при контроле импульсных и квазистатических давле.ний. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства. Уст2 ройство содержит злектрвметрический усилитель 1, интегрирующий конденсатор 2, диодный ключ 3, резистор 6 и делитель напряжения на резисторах 7 и 8 ° Введение программируемого усителя 9 напряжения, компаратора 1О, источника 11 опорного напряжения и элемента ЗАПРЕТ 12 обеспечивает постоянную готовность устройства к преобразованию. В режиме ожидания сигнала на входе 13 и на выходе 14 поддерживается нулевое напряжение за счет действия отрицательной обратной связи, образованной усилителем 9, делителем напряжения на резисторах 7 и 8 и диодным ключом 3. При поступлении входного сигнала устройство начинает преоб- Е разование и вырабатывает сигнал "Синхронизация" на выходе 15. 2 ил.

1580764

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для преобразования выходных сигналов пьезоэлектрических датчи- 5 ков при контроле импульсных и квазистатических давлений.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства за счет обеспечения постоянной готовности к преоб- 10 ,разованию. >

На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя, на фиг. 2 временнь1е диаграммы, поясняющие его работу. 15

Электромет1>ический преобразователь заряда содержит электрометрический усилитель (ЭМУ) 1, интегрирующий конденсатор 2, диодньп ключ 3, выполненный на параллельно и встречно соединенных, диодах 4 и 5> резистор 6, делитель напряжения на резисторах 7 и 8, программируемый усилитель 9 напряжения, компаратор 10, источник 11 опорного напряжения, элемент ЗАП

РЕТ 12. К входу 13 устройства присоединены первая обкладка конденсатора 2 и первый вывод резистора б. I(инвертирующему входу усилителя 1 подключены первый вывод ключа 3 и второй вывод резистора 6. Второй вывод ключа

3 соединен с первыми выводами резисторов 7 и 8. К выходу ЭМУ 1 подключены выход 14 устройства, вторая обкладка конденсатора 2, инверсный вход компаратора 10 и неинвертирующий вход

35 усилителя 9. Прямой вход компаратора

10 соединен с.выходом источника 11, а выход — с прямым входом элемента

ЗАПРЕТ 12 и выходом 15 "Синхронизация" устройства. Инверсный вход элемента ЗАПРЕТ 12 соединен с входом 16

"Сброс" устройства, а выход - с вхо= дом управления усилителя 9. Неинвертирующий вход ЭМУ 1, инвертирующий вход усилителя 9 и второй вывод резистора 8 соединены с общей шиной устройства. Второй вывод резистора 7 соединен с выходом усилителя 9.

Преобразователь работает следующим образом.

После подачи питающих напряжений выходное напряжение ЭМУ 1 (фиг. 2б) отличается от нулевого уровня из-за

"наброса" заряда в интегрирующий от нулевого уровня из-за "наброса" заряда в интегрирующий конденсатор 2 во время переходных процессов в схеме устройства. После поступления сигнала на вход 16 "Сброс" (фиг. 2е, интервал времени t,-t<) выходное напряжение преобразователя устанавливается близким к нулевому уровню, так как выходной сигнал низкого уровня элемента ЗАПРЕТ 12 активизирует программируемый усилИтель 9, при этом замыкается цепь отрицательной обратной связи (ООС). В начальный момент времени t< после замыкания цепи ООС выходной сигнал усилителя 9 превышает напряжение отпирания одного из диодов

4,5 ключа 3. Благодаря относительно небольшой величине дифференциального сопротивления ключа 3 в области сигналов, открывающих ключ (на вход Э11У

1 поступает ток, ограниченный дифференциальным сопротивлением ключа 3 и выходным сопротивлением источника напряжения, образованного программируемым усилителем 9 и делителем напряжения на резисторах 7,8), происходит быстрый разряд конденсатора 2. После снятия сигнала с входа 16 "Сброс" и отсутствия входного сигнала выходной сигнал компаратора 10 (фиг.2г) имеет низкий уровень, который поступает на прямой вход элемента 3AIIPET 12. Выходной сигнал элемента ЗАПРЕТ 12 также имеет низкий уровень (фиг. 2д), благодаря чему программируемый усилитель 9 остается в активном режиме и цепь 00С остается замкнутой (фиг. 2в); при этом на вход .ЭМУ 1 с диодного ключа 3 поступает ток, близблизкий по величине и обратный по знаку входному току ЭИУ 1. При поступлении входного сигнала 0х в момент времени t > (фиг. 2а) выходное напряжение

ЭМУ 1 нарастает (фиг. 2б) и при достижении им порога срабатывания компаратора 10 последний срабатывает, его выходное напряжение скачкообразно увеличивается (фиг. 2г), цепь ООС при этом размыкается. Преобразователь заряда функционирует в режиме измерения.

При уменьшении выходного напряжения ниже порога срабатывания компаратора

10 последний переключается в состояние с низким выходным уровнем, при этом замыкается цепь ООС и выходное напряжение электрометрического преобразователя заряда устанавливается близким к нулевому уровню, определяемому в основном напряжением смещения нуля усилителя 9. Электрометрический преобразователь функционирует в режиме ожидания входного сигнала.

Ug а 10

0а и„

Орос

Составитель С.Рыбин

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Кучерявая

Редактор С.Пекарь

Заказ 2008 Тираж 558 Подписное

ВНИИПЙ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

1580264 6

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ник опорного напряжения и элемент ЗАПРЕТ., причем неинвертирующий вход

Электрометрический преобразователь программируемого усилителя напряжезаряда, содержащий электрометрический ния соединен с выходом электрометриусилитель, инвертирующий вход которо- ческого усилителя, инвертирующий вход—

5 го через первый резистор подключен с общей шиной, вход управления — с к входу устройства, а через диодный выходом элемента ЗАПРЕТ, а выход - c ключ — к выходу делителя напряжения, входом делителя напряжения, инвертинеинвертирующий вход подключен к об- 10 рующий вход компаратора подключен к щей шине, а выход — к выходу устройст- выходу электрометрического усилителя, ва и через интегрирующий конденса- неинвертирующий вход — к источнику тор — к входу устройства, о т л и- опорного напряжения, а выход — к пряч а ю шийся тем, что, с целью мому входу элемента ЗАПРЕТ, и выходу

11 11 повышения быстродействия устройства, 15 СинхРонизациЯ УстРойства, инвеРсный в него введены программируемый уси- вход элемента .ЗАПРЕТ соединен с вхо11 tt литель напряжения, компаратор, источ- дом C6ppc . устроиства.