Преобразователь ток-напряжение

 

(72) Авторы изобретения

В

Г

С. 8. Школык и В. С. Усбв

3

) В. С. Заика, (7I) Заявитель ((54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ "ТОК-НАПРЯЖЕНИЕ"

Изобретение относится к электроиз мерительной технике, а именно к изме-, рительным преобраэователям,ток-напряжение", и может быть использовано в источниках напряжения и тока в устройствах для измерения параметров электронных приборов.

Наиболее близок к предлагаемому преобразователь "ток-напряжение",содержащий повторитель выходного напря1О жения, выходом соединенный с выводом выходного потенциала устройства, измерительный повторитель напряжения, выходом соединенный с выводом измерительного потенциала устройства, и, каскады, количество которых равно числу поддиапазонов преобразования, каждый из которых состоит иэ силового ключа, соединенного входом с токовым входом устройства, формирователя компенсирующего сигнала, образцового резистора и нелинейного элемента, кото-рый включен между первым выводом образцового резистора и выводом соединения выходов упомянутых силового ключа и формирователя компенсирующега сигнала, а второй выход образцового резистора подключен к токовому выходу устройства и входу повторителя выходного напряжения. Кроме того, вывод соединения нелинейного элемента и первого вывода образцового резистора каждого каскада через измерительный ключ подключен ко входу измерительного повторителя напряжения Cl).

Недостатком известного преобразователя является то, что к цепям образцовых резисторов подключены измерительные ключи, токи утечки которых снижают точность преобразования.

Целью изобретения является повыюение точности преобразования путем уменынения количества вспомогательных цепей, подключаемых к образцовым резисторам.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь ток-напряжение", содержащий повторитель выходного иа871082

4 .II ря2

Я» второй каскад 4 первого младшего поддиапазона преобразования, предпоследний каскад 5 предпоследнего младшего поддиапазона преобразования, последний каскад 6 самого младшего поддиапазона преобразования, и управляемый делитель 7 напряжения. Каскады 3,4, 5 и 6 состоят из формирователя 8 компенсирующего сигнала и последовательно соединенных силового ключа 9, нелинейного элемента 10 и образцового резистора 11. При этом входы силовых. ключей 9 каскадов 3 — 6 соединены между собой и подключены к токовому входу 12 устройства, а выходы соответственно в каждом каскаде соединены с выходами формирователей компенсирующего сигнала 8 и через нелинейные элементы 10 — с первыми выводами образцовых резисторов 11. Второй вывод резистора ll первого каскада самого старшего поддиапазона преобразования подключен к токовому выходу 1 3 устройства и входу повторителя выходНого напряжения I, выход которого соединен с выводом 14 выходного потенциала и первым входом управляемого делителя 7 напряжения. Второй вывод резистора 11 второго каскада 4 первого младшего поддиапазона преобразования соединен с выводом соединения первого вывода резистора 11 с нелинейным элементом 1О первого каскада 3 самого старшего поддиапазона преобразования. Аналогично, второй вывод резистора ll каждого последующего каскада следующего младшего поддиапазона преобразования соединен с выводом соединения первого вывода резистора ll с нелинейным элементом 10 предыдущего каскада предшествующего старшего поддиапазона преобразования.

Вывод соединения первого вывода резистора Il с нелинейным элементом

10 поспеднего каскада 6 самого младшего поддиапазона преобразоваыия соединен со входом измерительного повторителя напряжения 2, выход которого соединен с выводом 15 измерительного потенциала, сс вторым входом управ25 входом формирователя компенсирующего сигнала 8 последнего каскада 6. Делитель 7 выходом 16 соединен со входом пряжения, выходом соединенный с вы- Преобразователь "ток-напряжение водом выходного потенциала преобра- содержит повторитель выходного нап зователя, измерительный повторитель жения 1, измерительный повторитель напряжения, выходом соединенный с вы- напряжения, первый каскад 3 самого водом измерительного потенциала пре- >,старшего поддиапазона преобразовани образователя, и каскады1 количество которых равно числу поддиапазонов преобразования, каждый из которых состоит из силового ключа, соеуненногo входом с токовым входом преобразова- io теля, формирователя компенсирующего сигнала, образцового резистора и нелинейного элемента, который включен между первым выводом образцового резистора и нелинейного элемента, который включен между первым выводом образцового резистора и выводом соединения выходов упомянутых силового ключа и формирователя компенсирующего сигнала, а второй вывод образцового резистора только одного первого каскада самого старшего поддиапазона преобразования подключен к токовому выходу устройства и входу повторителя выходного напряжения, введен управляемый делитель напряжения, который первым входом соединен с выходом повторителя выходного напряжения, вторым входом соединен с выходом измерительного повторителя напряжения и входом зо формирователя компенсирующего сигнала последнего каскада самого младшего поддиапазона преобразования, а вход каждого формирователя компенсирующего сигнала остальных каскадов соединен с одним из выходов управляемого делителя напряжения, причем вывод образцового резистора второго каскада первого младшего поддиапазона преобразования соединен с выводом соединения первого вывода образцового резистора с нелинейным элементом первого каскада самого старшего поддиапаэона преобразования, а второй вывод рбразцового резистора каждого последующего каскада следующего младшего 4> поддиапазона преобразования соединен с выводом соединения первого вывода образцового резистора с нелинейным элементом предыдущего каскада предшествующего старшего поддиапазона пре- 50 образования. При этом вывод соединения первого вывода образцового резистора с нелинейным элементом последнего каскада самого младшего поддиапазона преобразования, соединен со входом у ляемого делителя напряжения 7 и со измерительного повторите .,» напряжения.

На чертеже представлена схема преобразователя.

871082 б формирователя компенси ю ру щего сигнала задания и нестабильностью поддержа8 каскада 3, выхо ом 1 7д " со входом ния напряжения на выходах 17 и 18 упформирователя компенси ирующего сигнала равляемого делителя напряжения.

8 каскада 4, а выхо ом 18д — со входом Ток, проходящий через нелинейные формирователя компенси рующего сигна- g элементы 10 в цепь образцовых резисла 8 каскада 5. торов )1 и далее на токовый выход 13

Формирователь 8 выполнен на лнен на уси- устроиства, не зависит от зыачений лителе 19 с езисто ом токов утечки силовых ключей 9 касрицательной обратной связи к р " язи, которыи кадов 4-6 невыбранных поддиапазонов, работает в качестве повт овторнтеля на- 10 а определяется значением сопротивлепряжения с ог анич р ничением выходного то- ния нелинейного элемента 10, достика. Нелинейный элемент 10 выполнен на гающего значений 10»-,, 10 0м и более двух диодах 21 и 22 вклю в д, включенных па- в режиме малых разностей потенциалов, раллельно и встречно друг другу. приложенных к его выводам. Таким обПреоб азователь р ель ток-напряжение 15 разом, нижний предел диапазона преП работает следующим об азом. дующим разом. образования ограничивается лишь тоВ каска е 3 д 3 выбранного поддиапазо".. ком утечки через нелинейные элементы на открыт силовой ключ 9 а в каска- :10 каскадов 4 — 6 невыбранных поддиадах 4-6 невыбранных по апазон дди азонов си- пазонов, который не превышает единиц ловые ключи закрыты. Электрический ток, 20 нА при приложенной к нелинейным элепоступающии на токовый вход 12, через ментам разности потенциалов в несколь" открытый силовой ключ 9, нелинейный ко мВ, и входными токами повторителя элемент 10 и образцовый резистор !1 . выходного напряжения I и измерителькаскада 3 выбранного поддиапазона про- ного повторителя напряжения 2, сумходит на токовый выход 13. Электри- 2$ маркая величина которых значительно ческий потенциал, образующийся на то- меньше одного нА. ковом выходе, повторяется повторите- Ввиду того, что формирователь ком" лем выходного напряжения 1 и посту- пенсирующего сигнала 8 каскада 3 выбпает на вывод выходного потенциала 14 раиного поддиапазона преобразования и первый вход управляемого делителя щ при открытом силовом ключе 9 не влиянапряжения 7. ет на работу устройства, на первом выЭлектрический потенциал, образую- ходе 16 управляемого делителя напрящийся на выводе соединения первого вы- жения 7 может устанавливаться любой вода резистора 11 с нелинейным элемен- промежуточный потенциал в диапазоне том 10 каскада 31через образцовые ре- з потенциалов, поступающих на входы дезисторы 9 каскадов 4-6 и измеритель- лителя. При этом формирователь компенный повторитель напряжения 2 посту- сирующего сигнала 8 каскада 3 работает пает на вывод измерительного потен- в режиме перегрузки. циала 15„ вход формирователя компен- При выборе других поддиапазонов сирующего сигнала 8 каскада 6 и на преобразователь работает аналогично, второй вход управляемого делителя на- с той лишь разницей, что преобразуепряжения 7. мый ток протекает как через образцоВ том случае, когда выбранным под- вый резистор ll каскада выбранного диапазоном является каскад 3, управ- поддиапазона так и чере т к и через резисторы ляемый делитель напряжения 7 на своих 11 каскадов всех старших, о о

45 выходах 17 и 1,8 подцерживает потек- нию к выбранному, поддиапазонов прециал, равный потенциалу, поступающе- образования. Кроме того, управляемый. му на его второй вход. При этом в кас- делитель напряжения 7 устанавливает кадах 4-6 невыбранных поддиапазонов потенциал равный потенциал

3 потенциалу, постуформирователи компенсирующего сигнала пающему на его второй вхо а

50 хд, на тех

8 поддерживают на нелинейных элемен- своих выходах, которые соединены со тах 10 разность потенциалов не более входами формирователей компенсируюедивиц мВ определяемую нестабильно- щего сигнала всех последующих касстью нулевого уровня повторителей на- кадов младших, но отношению к выбранпряжения с ограничением выходного то- ному, поддиапазонов преобразования, ка, на которых они выполнены, неста- а на тех своих выходах, которые соедибильностью нулевого уровня измеритель" иены со входами формирователей компенного повторителя напряжения 2, а для . сируипцего сигнала всех предыдущих каскаскадов 4 и 5 — еще и неточностью кадов старших, по отношению к выбран87108

20 ному, поддиапазонов преобразования, управляемый делитель напряжения устанавливает потенциалы, равные потенциалам на первых выводах соответствующих образцовйх резисторов этих каскадов, которые образуются от протекания через них преобразуемого тока.

Например, если в каскаде 4 выбранного поддиапазона открыт силовой ключ

9, то в каскадах 3, 5 и 6 невыбранных 10 поддиапазонов силовые ключи закрыты.

Преобразуемый ток протекает через резисторы 11 каскада 4 выбранного поддиапазона преобразования и каскада 3 старшего, по отношению к выбранному, И поддиапазона преобразования. На выходе 18 управляемого делителя напряжения 7, который соединен со входом. формирователя компенсирующего сигнала 8 последующего каскада 5 младmего, по отношению к выбранному, поддиапазона преобразования, устанавливается потенциал, равный потенциалу, поступающему на второй вход управляемого делителя напряжения 7. На вы- 2з ходе 16 делителя 7, который соединен со входом формирователя компенсирующего сигнала 8 предыдущего каскада 3 младшего, по отношению к выбранному, поддиапазона преобразователя, устанавливается потенциал, равный потенциалу на первом выводе резистора 21 каскада 3, который образуется на этом резисторе от протекания через него преобразуемого тока.

Ввиду того, что формирователь компенсирующего сигнала 8 каскада 4 выбранного поддиапазона преобразования при открытом силовом ключе 9 не влияет на работу устройства, на выходе 17 управляемого делителя напряжения 7 мо40 жет устанавливаться любой промежуточный потенциал в диапазоне потенциалов, поступающих иа его входы.

Введение в преобразователь "токнапряжение" управляемого делителя на- 45 пряжения позволяет уменьшить количество вспомогательных цепей, подключаемых к образцовым резисторам, т.е. уменьшить примерно в два раза суммарное значение, токов утечки этих цепей, so и тем самым повысить точность преобразования. формула изобретения

Преобразователь "ток-напряжение", содержащий повторитель выходного напряжения, выходом соедийенный с выводом выходного потенциала преобразователя, измерительный повторитель напря2

8 жения, выходом соединенный с выводом измерительного потенциала преобразователя, и каскады, количество которых равно числу поддиапазонов преобразования, каждый из которых состоит из силового ключа, соединенного входом с токовым входом преобразователя, формирователя компенсирующего сигнала,образцового резистора и нелинейного элемента,который включен между первым выводом образцового резистора и выводом соединения выходом упомянутых силового ключа и формирователя компенсирующего сигнала, а второй вывод образцового резистора только одного первого каскада самого старшего поддиапаэона преобразования подключен к токовому выходу устройства и входу повторителя выходного напряжения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введен управляемый делитель напряжения, который первым входом соединен с выходом повторителя выходного напряжения, вторым входом соединен с выъ ходом измерительного повторителя напряжения и входом формирователя компенсирующего сигнала последнего каскада самого младшего поддиапазона преобразования, а вход каждого формирователя компенсирующего сигнала остальных каскадов соединен с одним из выходом управляемого делителя напряжения, причем вывод образцового резистора второго каскада первого младmего поддиапазона преобразования соединен с выводом соединения первого вывода образцового резистора с нелинейным элементом первого каскада самого старшего поддиапазона преобразования, а второй вывод образцового резистора каждого последующего каскада следующего младшего поддиапазона преобразования соединен с выводом соединения первого вывода образцового резистора с нелинейным элементом предыдущего каскада предшествующего старшего поддиапазона преобразования, при этом вывод соединения первого вывода образцового резистора с нелинейным элементом последнего каскада самого младшего поддиапазона преобразования соединен с входом измерительного повторителя напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2437785/18-21, кл. G 01 R 19/00, 1977 (прототип1