Устройство для интегрирования малых токов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ пщ 606568

Сова Советских

Социалистйческих

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.07.73 (21) 1944537/18-21 с присоединением заявки № (51) М. Клэ G 06G 7/18

Совета Министров СССР по делам иэобретений и открытий (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 21.04.78 (53) УДК 621.373(088.8) (72) Авторы изобретения

Н. С. Дубров и Б. И. Невзлин

Ворошиловградский машиностроительный институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНТЕГРИРОВАНИЯ МАЛЫХ ТОКОВ

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение может быть использовано в автоматических системах для интегрирования малых токов (порядка наноампер и меньше) в течение значительных промежутков времени (десятков минут, часов).

Известно устройство для интегрирования малых токов, которое содержит интегрирующую цепочку, ждущий блокинг-генератор и накопительный конденсатор, включенный вторичную обмотку блокинг-генератора параллельно интегрирующему конденсатору (1).

Его недостаток — значительная величина интегрирующего тока.

Известно также устройство, содержащее интегрирующую цепочку, ждущий блокинггенератор, состоящий из импульсного трансформатора с тремя обмотками и транзистора, коллектор которого через первую обмотку подключен к источнику питания, а база через вторую обмотку и диод, соединенные последовательно, подключена к земле, и накопительный конденсатор, подключенный через последовательно соединенные диод и третью обмотку импульсного трансформатора параллельно конденсатору интегрирующей цепи (2). Недостатком такого устройства является значительная величина (порядка сотен наноампер) минимально возможного интегрируемого тока.

Целью изобретения является уменьшение интегрируемого тока.

Для этого в устройство введен дополнительный конденсатор, подключенный параллельно диоду ждущего блокинг-генератора, стимулирующий генератор и дополнительная обмотка импульсного трансформатора, подключенная к выходу стимулирующего генератора.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устрой1О ства.

Стимулирующий генератор импульсов 1 выдает импульсы на обмотку 2 импульсного трансформатора 3. Интегрируемый ток поступает со входа 4 через резистор 5 на ин15 тегрирующий конденсатор 6. Транзистор 7 с импульсным трансформатором 3 образуют ждущий блокинг-генератор, выполняющий роль нуль-органа и формирователя импульсов. Обмотка 8 является источником им20 пульсной ЭДС, а обмотка 9 обеспечивает положительную обратную связь совместно с конденсатором 10 и диодом 11. Резистор 12 связывает интегрирующий конденсатор 6 с базой транзистора 7. Накопительный конден25 сатор 13 с выходом 14 составляют накопительную цепочку. Питание подается на клеммы 15.

Ток, подаваемый на вход 4, интегрируется конденсатором 6. Импульсы, поступающие из

3р генератора 1 в обмотку 2, наводят ЭДС в

600568

3 обмотке 9 обратной связи. Эта ЭДС складывается с напряжением на конденсаторе 10, которое практически равно напряжению на интегрирующем конденсаторе 6 ввиду того, что постоянная времени цепочки резистор

12 — конденсатор 10 на несколько порядков меньше постоянной времени цепочки резистор

Ь вЂ” конденсатор 6. Ьсли сумма ЭДС обмотки

9 и напряжения конденсатора 10 достигает порогового напряжения, срабатывает блокинг-генератор и в обмотке ь наводится ЭДС. 1ок, возникающий в обмотке под действием

Э,ЦС, наводимой при срабатывании блокинггенератора, заряжает накопительный конденсатор 13 и разряжает интегрирующий конденсатор 6. Диод 11 служит для уменьшения величины перезаряда конденсатора 10 под действием базового тока транзистора 7. Затем происходит заряд конденсатора 6 входным током и процесс повторяется. 1аким образом, приращение напряжения на накопительном конденсаторе 13 за определенный промежуток времени пропорционально интегралу от входного тока.

Погрешность интегрирования может быть обусловлена следующими факторами; — токи утечки конденсаторов 6, 10 и 13 (их величину путем соответствующего выбора конденсаторов с фторопластовыми или полистирольными диэлектриками можно свести до единиц пикоампер и ниже); — ток заряда конденсатора 10 (его величина при правильном выборе емкости конденсатора и частоты следования импульсов блокинг-генератора может быть сведена до единиц пикоампер); — обратный ток диода 11 (для некоторых типов кремниевых диодов, например Д-223, при пороговых напряжениях данного устройства обратный ток составляет десятки пикоампер); — ток перехода база †эмитт запертого транзистора 1 (при пороговых напряжениях он составляет сотни, а для лучших по коэффициенту усиления транзисторов — десятки наноампер, и, следовательно, погрешность целиком определяется этим током) .

В предлагаемом устройстве напряжение срабатывания блокинг-генератора равно пороговому напряжению прототипа минус ЭДС, наводимая в обмотке 9 импульсом генератора 1. Применив генератор со стабильной амплитудой импульса, можно на порядок или два снизить напряжение срабатывания блокинг-генератора. Поскольку переход база— эмиттер транзистора 7 представляет собой нелинейное сопротивление, увеличивающееся с уменьшением поданного на него напряжения, то ток этого перехода уменьшится еще в — большей степени,-чем напряжение срабатывания, Таким образом, погрешность, обусловленная базовым током запертого транзистора

7, сократится на несколько порядков, что дает возможность уменьшить на несколько порядков интегрируемый ток.

Проиллюстрируем вышесказанное: 1 1 : 2

15 — е t

R1 R2 где 4 и 1 — токи переходов база — эмиттер транзисторов прототипа и предлагаемого устройства соответственно;

U1 и Uq — напряжения срабатывания;

R1 и Rz — сопротивления переходов.

Так как U1 ж 10, R ) 100R1 (по экспериi ментальным данным), то 1 (—, что подjp3 тверждает вышесказанное.

Формула изобретения

Устройство для интегрирования малых токов, содержащее интегрирующую цепь, ждущий блокинг-генер атор, состоящий из имЗО пульсного трансформатора с тремя обмотками и транзистора, коллектор которого через первую обмотку подключен к источнику питания, а база через вторую обмотку и диод, соединенные последовательно, подключена к земле, и накопительный конденсатор, подключенный через последовательно соединенные диод и третью обмотку импульсного трансформатора параллельно конденсатору интегрирующей цепи, отличающееся тем, 4О что, с целью уменьшения интегрируемого тока, в него введены дополнительный конденсатор, подключенный параллельно диоду ждущего блокинг-генератора, стимулирующий генератор и дополнительная обмотка импуль45 сного трансформатора, подключенная к выходу стимулирующего генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тимаков О. М. и др. Селекторы импульсов. М., 1966, с. 177, рис. 4. 5.

2.Терещук Р, М. и др. Справочник радиолюбителя. Киев, 1969, том. 2, с. 126, рис.

12 — 93.

600568

Составитель М. Аудринг

Редактор Н. Громов Техред А. Камышникова Корректоры: Е. Мохова и Е. Хмелева

Заказ 270/16 Изд. № 338 Тираж 841 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2