Многодиапазонный измеритель малых токов Советский патент 1985 года по МПК G01R19/00 

п

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к технике электрометрии, и предназначено для измерения.малых токов.

Известен измеритель малых токов, содержащий электрометрический усилитель с параллельной отрицательной обратной связью(ООС через высокоомный измерительный резистор ij .

Недостатками этого измерителя являются невысокое быстродействие, обусловленное наличием паразитной емкости между его выходом и входом, и возможность измерений лишь в одном диапазоне измеряемых токов.

Известны также измерители малых .токов с повьппенным быстродействием, в которых для уменьшения постоянной времени паразитная емкость между выходом и входом путем соответствующего экранирования снижена до весьма небольшой величины, содержащие электрометрический усилитель с параллельной ООС через высокоомньй измерительный резистор 2J.

Эти измерители также предназначены для измерений лишь в одном диапазоне токов. Их основная динамическая .погрешность определяется паразитной суммарной емкостью, включенной параллельно входу электрометрического усилителя.

Кроме динамической погрешности, измерителям малых токов присуща погрешность, обусловленная шумами их элементов. .Приведенный к входу измерителя шум зависит в основном от величины импеданса, включенного параллельно входу электрометрического усилителя, причем с уменьшением указанного импеданса погрешность из-за шумов возрастает; поэтому пара зитная суммарная емкость, включенная параллельно входу усилителя, должна

быть минимальной. I

Наиболее близким техническим решением к изобретению является многодиапазонный измеритель малых токов, содержащий электрометрический усилитель, инвертирующий вход которого соединен с входной клеммой измерителя, неинвертирующий - с .шиной нулевого потенциала, а выход с выходной клеммой измерителя, коммутационные реле замыкающего и переключающего типов и измерительные резисторы, одни выводы которых через контакты коммутационйых реле замыкающего типа соединены с выход3559J

ной клеммой измерителя, а другие с подвижными контактами коммутационных реле переключающего типа, причем замыкающие контакты этих 5 реле со.единены с входной клеммой измерителя, а размыкающие - с шиной нулевого потенциала. В этом измерителе отключенные от входа усилителя измерительные резисторы замьжаются

o с помощью контактов реле переключающего типа на шину нулевого потенциала 3j .

Недостатком известного многодиапазонного измерителя малых токов

S является относительно низкая точность измерений, обусловленная динамической погрешностью и погрешностью из-за шумов. .Обе погрешности связаны с наличием дополнительных паразитных

0 емкостей, подключенных параллельно входу электрометрического усилителя, образованных как межконтактными емкостями коммутационных реле переключающего типа, так и емкостями

5 контактов этих реле на корпус устройства. Так как паразитные емкости

электрометрических реле могут составлять несколько пФ, то дополнительная суммарная емкость, подключенная на вход усилителя, при наличии нескольких пределов измерений, т.е. нескольких реле, может превьшать входную емкость электрометрического усилителя. Уменьшение входного импеданса приводит, как известно, к росту уровня шумов и

снижению быстродействия.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в многодиапазонном измерителе малых токов, содержащем электрометрический усилитель, инвертирующий вход которого соединен с входной клеммой измерителя, неинвертирующий - с шиной нулевого потенциала, а выход - с выходной клеммой измерителя, измерительные резисторы, коммутационные реле замыкающего и переключающего типов, одни выводы измерительных резисторов через контакты коммутационных реле замыкающего типа соединены с входной клеммой измерителя , а другие - с подвижными контактами коммутационных реле переключающего типа, причем замыкающие контакты этих реле соединены с выходной клеммой измерителя, в размыкающие-- с шиной нуле во го потенциала. i На чертеже представлена принципи альная схема многодиапазонного изме рителя малых токов. Устройство содержит электрометрический усилитель 1 измерительные резисторы 2-4, левые(по чертежу)выводы которых через контакты 5 комму тационных реле замыкающего типа соединены с входной клеммой 6 измерителя, а правые - с подвижными контактами 7 коммутационных реле переключающего типа, причем замыкаю щие контакты этих реле соединены с выходной-клеммой 8 измерителя, а размыкающие - с пганой 9 нулевого потенциала. Устройство работает следующим образом. Предел измерения многодиапазонHOJ:O измерителя малых токов выбира ют независимым, включением в цепь ООС электрометрического усилителя 1 одного из высокоомных измерительных резисторов 2,3 или 4. На чертеж для определенности изображен вариан включения резистора 4. Подключение определенного измерительного резистора К входной клемме 6 измерителя осуществляют с помощью контактов 5 :соответствующего коммутационного реле замыкающего типа, а к выходной клемме 8 измерителя с помощью подвижных 7 и замыкающих контактов - соответствующего коммутационного реле переключающего типа. Таким--образом, при включении двух, соответствующих выбранному пределу измерений, коммутационных :реле определенный измерительный .резистор оказывается включенным между входом и выходом усилителя, а правые по чертежу)выводы неиспользу мых измерительных резисторов остаю ся соединенными с шиной 9 нулевого потенциала. 594 При подаче измеряемого тока на входную кпемму 6 измерителя он протекает по включенному измерительному резистору 4, образуя на нем падение напряжения. Поскольку напряжение на входе идеального усилителя равно нулю, то это падение напряжения оказывается равным напряжению на выходной клемме 8 относительно шины 9 нулевого потенциала, и является мерой измеряемого тока. Повышение точности измерений малых токов с помощью предложенного измерителя объясняется его большим по сравнению с известным измерителем импедансом, включенным параллельно входу электрометрического усилителя. Это связано с тем, что межконтактные емкости обесточенных коммутационных реле замьжающего типа, относящихся к входной цепи усилителя, включены не непосредственно между входной клеммой 6 и шиной 9 нулевого потенциала, как в известном случае, а через цепочки, состоящие из параллельно включенных неиспользованного измерительного резистора, соединенного с данным контактом 5, и его паразитной емкости на корпус измерителя. Следовательно, суммарный паразитный импеданс, включенный параллельно входу электрометрического усилителя предложенного измерителя, оказывается больше соответствующего импеданса известного измерителя, что, как известно, обеспечивает повышение быстродействия измерителя и уменьшение уровня его шумов, Сравнительные испытания двухдиапазонных предложенного измерителя малых токов и известного показали, что быстродействие первого из них на 30% вьшхе, а уровень шумов на 40% ниже, чем второго.

ШОГОДИАПАЗОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ МАЛЫХ ТОКОВ, содержащий электротермический усилитель, инвертирующий вход которого соединен с входной клеммой измерителя, неинвертирую-щий - с шиной нулевого потенциала, а выход - с выходной клеммой измерителя, измерительные резисторы, коммутационные реле замыкающего типа и коммутационные реле переключающего типа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, одни выводы измерительных резисторов через контакты коммутационных реле замыкающего типа соединены с входной измерителя, а другие - с подрэсясными контактами коммутациоишис реле переключакндего типа, причем замыкающие контакты сл этих реле соединены с выходной клеммой измерителя, а размыкакяцие - с :шиной нулевого потенциала.