Масштабный измерительный преобразователь

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (и> 7428О7 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.107 3 (21) 1966845/18-21 с присоединением заявки ((о (23) Приоритет

Опубликовано 2506.80. Бюллетень г(9 23

Дата опубликования описания 2506.80 (51)М. Кл. а 01 В 19/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК621. 317. 3 (088. 8) (72) Автор изобретения

Е. Я. Мандригель (71) Заявитель (54) МАСШТАБНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к устройствам электрометрии и предназначено для обнаружения и измерения слабых напряжений и токов, биоэлектрических 5 потенциалов, а также может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях и системах централизованного контроля и управления.

Известно устройство аналогичного назначения, в котором использована мостовая схема с параллельным включением неСкольких активных элементов, например транзисторов (1).

Недостатками известного устройства являются недостаточная точность и низкое значение входного сопротивления.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является масштабный измерительный преобразователь, выполненный в виде четырехплечевого моста, два смежных плеча которого образованы двумя группами по n ) 2 транзисторов в каждой, два других смежных плеча образованы

Резисторами, в одну из диагоналей

Моста включен источник питания, а в другую диагональ моста подключены выходные выводы преобразователя, при- Зо чем в каждой из групп транзисторов коллекторы соединены с соответствующим выходным выводом преобразователя и между собой непосредственно, эмиттеры соединены в общую точку через индивидуальные эмиттерные резисторы, базы всех транзисторов, кроме первого соединены между собой непосредственно, а база первого транзистора связана с соответствующим входным выводом преобразователя (2).

Недостатком известного масштабного измерительного преобразователя является низкий коэффициент. усиления при требуемом абсолютном значении дрейфа выходного. напряжения.

Цель изббретения — повышение коэффициента усиления при сохранении абсолютного значения дрейфа выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в каждой из групп транзисторов к эмиттеру первого транзистора подключены базы последующих транзисторов, а в эмиттерных цепях всех транзисторов группы последовательно включен дополнительный резистор.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема масштабного из742807 мерительного преобразователя, выполнЕнная согласно данному изобретению, например на биполярных транзисторах р-и-р типа. устройство может быть построено и на транзисторах другого типа проводимости, а также на униполярных транзисторах и других аналогичных активных элементах.

Масштабный измерительный преобразователь содержит группу по и >2 транзисторов 1, 2, 3,..., 4 одного плеча четырехплечевого моста; группу по и 2 транзисторов 5, б, 7,. „8 другого плеча четырехплечевога моста," рЕэисторы 9, 10, двух других смежных плеч четырехплечевого моста; индивидуальные эмиттерные резисторы 11, 12, 13 у а в р 1 4 одной группы транзисторов I

Индивидуальные эмиттерные резисторы

l5, 16, 17 18 другой группы транзисторов; дополнительные резисторы 19, 20; источник 21 входного сйгнала; выходные выводы 22, 23 преобразователя; источник 24 питания.

Масштабный измерительный преобразователь работает следующим образом.

Полезный входной сигнал от источника 21 входного сигнала поступает на базы транзисторов 1 и 5, усилива- ется и выделяется на резисторах 9, 1Q,. и индивидуальных эмиттерных резистс ах 11, 15 выбранных из условия

Формирования на них сигнала близкого (кЬазиравного) входному:

U« = u „ где U U -падение напряжения соот— ветственно на резисторах llр 15.

Условис (11 позволяет обеспечить на базах группы последующих транзисторов 2, 3,..., 4 и 6, 7„...,8 сигнал, близкий к входному.

Этот сигнал усиливается каждым транзистором, выделяется и суммиру-, ется на резисторах 9, 10.

Результирующий коэффициент преобразования каждой из групп транзисторов определяе"ся выражением

Ke + Кг + КЗ + + Ка (2)

К02 = Кю + Кб + к7 + .+ Кб где К, К„д — результирующие коэффициенты .преобразования каждой иэ групп транзисторов;

К„;К;Кз... вЂ, коэффициенты преобразовачия соответствующих транзисторов, При появлении дестабилизирующего воздействия механизм компенсации era в предлагаемом масштабном иэмерительноМ преобразователе осуществляется следующим образом.

Например,при повышении температуры увеличиваются обратныз токи коллекторов, что вызывает падение напряжения на резисторах 19 и 20, которое пропорционально сумме нестабильностей транзисторов каждой из групп. Это напряжение поступает на базы соответственно транзисторов 1 и 5 с обратным знаком, формирует в соответствии с выражением (1) напряжение на резисторах 11, 15, далее компенсирует вызванный температурой рост коллекторных токов обычным образом, возвращая режимы транзисторов к исходным.

Величчна падения напряжения на резисторах 19 и 20 пропорциональна . сумме приращений токов транзисторов каждой из групп и, по крайней мере, в и раз превышает соответствующее воздействие любого одного транзистора.

Таким образом, по дестабилизирующему воздействию в предлагаемом пре(5 образователе осуществляется глубокая 1ООЪ отрицательная обратная связь, охватывающая все транзисторы каждой из групп.

Подавление дестабилизирующего

Щ воздействия происходит беэ снижения коэффициента преобразования предла гаемого преобразователя.

ПО полезному входному сигналу отрицательной обратной связью охват чены лишь транзисторы 1 и 5 с помощью резисторов соответственно 11, 19 и 15, 20. Падение напряжений на резисторах 11, 15 попадают на входы остальных транзисторов, в ссответствии с выражением (1), как полезные входные их сигналы, усиливаются и выделяется на нагрузке.

Некоторое изменение усиления транзисторов 1 и 5 эа счет влияния отрицательной обратной связи по входному сигналу практически не оказывает заметного влияния íà результирующий коэффициент преобразования преобразоватсля, поскольку составляет лишь

1/и последнего.

4G Поэтому уже при значениях n > 5......10 его влиянием можно пренебречь.

Кроме того, такое выполнение масштабного измерительного преобразователя обеспечивает высокое значение его входного сопротивления, Экспериментальная проверка преобразователя показала (для трех образцов) следующие результаты:

Результирующий коэффициент преобразования 2600 2480 2750

Входноe cопрo тивление (кОМ) 620 760 810

Дрейф, приведенный кс входу (мкВ) 2 3,5 4,?

Таким образом, предлагаемый масштабный измерительный преобразователь обеспечивает повн:ение коэффициента усиления при сохранении абсолютного значения,црейфа выходного напряжения, @) поэтому он может найти шиитское применение в технике.

Формула изобретения

Масштабньй измерительный преобразователь, выполненный в виде четырех742807

ЦНИИПИ Заказ 3611/11 Тираж 1019 Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 плечевого моста, два смежных плеча которого образованы двумя -группами по n > 2 транзисторов в каждой, два других смежных плеча образованы резисторами, в одну из диагоналей мсс= та включен источник питания, а в другую диагональ моста подключены выходные выводы преобразователя, причем в каждой из групп транзисторов коллекторы соединены с состветствукцим выходным выводом преобразователя и между ссбой непосредственно, эмиттеры соединены в обцую точку через индивидуальные эмиттерные резисторы-, базы всех транзисторсв, кроме первого, соединены ежду собой непосредственно, а база первого транзистора связана с ссстветствуюжим входным выводом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повымения коэффициента у иления при сохранении абсолютного значения выходного напряжения, в каждой из групп транзисторов к эмиттеру первого. транзистора подключены базы последуюших транзисторов, а и эмиттерных цепях всех транзисторов группы последовательно включен дополнительный резистор, 10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Конев Ю.И. Параллельное включение кристаллических триодов. Сб.

Полупроводниковые приборы и их применение. Под ред. Федотова, вып. 1, 1956, с. 402-432, рис. 12.

2. Патент США 9 3477031, кл. 330-30„ опублик. 1967 (прототип) .