Измерительное устройство

 

(72) Авторы изобретения

А.П.Иишачев и А.В.Романов

4 ,.1 .

3 (7! ) Заявитель

Рязанский радиотехнический институт,(54 ) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве устройства для измерения величины и знака напряжения в системах автоматического регулирования, s частности в компенсационных стабилизаторах постоянного напряжения.

Известно устройство, предназначенное для измерения величины и знака напряжения, содержащее резистивный узел сравнения, представляющий собой 10 делитель измеряемого напряжения, источник опорного напряжения, включающий опорный стабилйтрон с токозадающим сопротивлением 1.1 3.

Недостатком такого устройства является то, что коэффициент передачи его по напряжению меньше единицы, который в первом приближении равен коэффициенту передачи делителя.

Известно измерительное устройство, для измерения величины и знака напряжения, имеющее коэффициент пере"

2 дачи по напряжению близкий к единице, содержащее источник опорного напряжения, узел сравнения измеряемого напряжения, состоящий из последо-: вательно включенных стабилитрона и резистора P2 ). .Задание номинального режима рабо-, ты большинства стабилитронов требует обеспечения тока стабилизации, по меньшей мере, порядка единиц миллиамперов, исключение составляют ионные

Ф электровакуумные приборы коронного разряда, применение которых не всегда возможно, вследствие чего мощность, потребляемая узлом сравнения, дости" гает значительной величины для устройств такого рода, в оеобенности при измерении высоких и повышенных напряжений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является измерительное устройство, содержащее источник опорного напряжения, состоящий из последовательно

98948 соединенных токозадающего резистора и, по меньшей мере, двух стабилитронов, свободный вывод одного из которых соединен с общей шиной, узел сравнения, включающий коллакторный резистор, токостабилизирующий транзистор, эмиттер которого через эмиттерный резистор подключен к общей шине (3 ).

Коэффициент передачи такого уст- 1в ройства близок к единице вследствие того, что токостабилизирующий транзистор в нижнем плече делителя узла сравнения представляет собой источник тока с большим динамическим сопротив- >5 лением. Недостатком устройства является повышенная температурная нестабильность тока источника тока, а следовательно и выходного напряжения устройства, обусловленные зависи мостью параметров и характеристик транзистора от температуры.

Цель изобретения " снижение температурной нестабильности выходного напряжения измерительного устройства. 5

Эта цель достигается тем, что в измерительное устройство, содержащее источник опорного напряжения, состоящий из последовательно соединенных токозадающего резистора и, по меньшей мере, двух стабилитронов, свободный вывод одного из которых соединен с общей шиной, узел сравнения, включающий коллекторный резистор, токостабилизирующий транзистор, эмиттер которого через эмиттерный резистор подключен к общей шине, в узел сравнения вводят три резистора и три транзистора, эмиттеры первого и второго из которых подключены к коллек40 тору токостабилизирующего транзистора, базы — к точке соединения стабилитронов источника опорного напряжения, коллектор первого соединен с одним из выходных зажимов и

45 через первый введенный резистор с выходом источника опорного напряже ния, коллектор второго с другим выходным зажимом и через коллекторный резистор с входным зажимом, коллектор и база третьего введенного транзистора подключены к базе токостабилизирующего транзистора и через второй введенный резистор к выходу источника опорного напряжения, эмиттер через третий введенный резисторк общей шине.

Первый и второй введенные транзисторы включены по схеме дифферен6 4 циального усилителя, разностный сигнал на входе которого отсутствует.

На токостабилизирующем и .третьем введенном транзисторах построен источник стабильного тока, стоящий в эмиттерной цепи дифференциального каскада.

Пары транзисторов первой и второй введенные, а также токостабилизирующий и третий введенный выбраны однотипными.

На чертеже представлена принципиальная схема измерительного устройства.

Измерительное устройство содержит источник опорного напряжения, состоящий из токозадающего резистора 1 и стабилитронов 2 и 3, включенных последовательно, свободный вывод стабилитрона 3 соединен с общей шиной, узел сравнения состоящий из введенных транзисторов 4-б,токостабили" зирующего транзистора 7, введенных ре зисторов 8- IÎ, эмиттерного резистора

11 и коллекторного резистора 12, причем эмиттеры транзисторов 4 и 5 подключены к коллектору транзистора 7, базы — к точке соединения стабилит ронов 2 и 3, коллекторы транзисторов

4 и 5 соединены с выходными зажимами и соответственно с резисторами 8 и

12. Второй вывод резистора 8 подключен к точке соединения резистора 1 и стабилитрона 2, а резистора 12 к входному зажиму. Эмиттеры транзисторов 6 и 7 соединены через резисторы 10 и 11 соответственно с общей шиной. База и коллектор транзистора

6 подключены к базе -транзистора 7 и через резистор 9 к общей точке резистора 2 и стабилитрона 2.

Работа схемы заключается в следующем.

Узел сравнения на транзисторах

4-7 представляет собой дифференциальную схему отключения транзисторов 4 и 5 с коллекторными нагрузочными резисторами 8 и 12. Для транзисторов

4 и 5 эмиттерные токи заданы источником стабильного тока на транзисторах 6 и 7. При работе такой схемы источника стабильного тока, для которой при определенных условиях, а именно при идентичности транзисторов

6 и 7, а для интегральной схемотехники при одинаковой площади транзисторов 6 и 7,и при равенстве резисторов 10 и 11, ток источника стабильного тока, т.е. колллекторный ток транзистора 7, с большой степенью

5 9894 точности не зависит от температуры, Термостабилиэация выходного напряжения измерительного устройства,. снимаемого с коллекторов транзисторов

4 и 5, усиливается вследствие того, что изменение эмиттерного тока дифференциального усилителя распределяется равномерно между усилительными транзисторами 4 и 5, создавая паде- . ния напряжений на реэисторах 8 и 12 !0 одинакового знака, следовательно, в режиме баланса дифференциального усилителя выходное напряжение измерительного устройства практически не зависит от температуры. !5

При отклонении от номинального значения измеряемого напряжения, приложенного к входным зажимам - к свободному выводу резистора !2 и общей шине, на выходе устройства, т.е. 20 .между коллекторами транзисторов 4 и 5, .появляется разность потенциалов, ве-.личина и знак которого определяется величиной и знаком отклонения вход.ного напряжения. Потенциал коллекто-,25 ра транзистора 4 практически не зависит от величины отклонения входного напряжения от номинального значения .

При условии, что сумма выходных сопротивлений источника стабильного тока з0 и транзистора 5 много больше сопротивления резистора 12, все.изменение напряжения на входе прикладывается к .коллектору транзистора 5. Следова тельно, с.коллекторов транзисторов

4 и 5 снимается все изменение измеряемого напряжения, и коэффициент передачи устройства близок к единице.

Если резистор 9 сделать переменным, то можно регулировать величину тока источника стабильного тока, а значит и номинальное значение измеряемого напряжения.

Предложенное измерительное уст" ройство позволяет снизить температур-<> нуо нестабильность выходного напряжения, хорово сопрягается с диффе-ренциальным входам операционного усилителя, который можно использовать для усиления сигнала с выхода изме86 6 рительного устройства, легко может быть выполнен на транзисторной сборке, Формула изобретения

Измерительное устройство, содержащее,источник опорного напряжения, состоящий из последовательно соединенных токозадающего резистора и, по меньшей мере, двух стабилитронов, свободный вывод одного иэ которых соединен с общей виной, узел сравнения, включающий коллекторный рези-, стор, токостабилиэирующий транзистор, эмиттер которого через эмиттерный резистор подключен к общей шине, о тл и ч а ю щ е е с я тем,,что, с целью снижения температурной неста.бильности, в узел оравнения введены три резистора и три транзистора, эмиттеры первого и второго из которых подключены к коллектору токостабилизирующего транзистора, базы - к точке соединения стабилитронов источника опорного напряжения, коллектор первого соединен с одним из .выходных зажимов и через первый введенный резистор с выходом источника опорного напряжения, коллектор второго с другим выходным зажимом и через коллекторный резистор с входным за-. жимом, коллектор и база третьего введенного транзистора подключены к базе токостабилиэирующего транзистора и через второй введенный резистор к выходу источника опорного напряжения, эмиттер через третий введенный резистор - к общей шине.

Источники информации, (принятые во внимание при экспертизе

1. Техническая кибернетика. Под ред. В. В. Солодовникова. Кн, 1, М., "Энергия", 1973, с. 75.

2. Грейвер Е. С. Ключевые стабилизаторы напряжения постоянного тока. М., "Связь", 1970, с.47.

3. Авторское свидетельство СССР

1! 626432, кл. G 05 F l/56, 1978.

989486

Составитель С. Горбачева

РедактоР К. ВолощУк ТехРедЛ.Пекарь КоРРектоР И. Коста

Заказ 11119/65 Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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