Усилитель заряда Советский патент 1988 года по МПК H03F3/70 

впЗ .JiSf

Изобретение относится к измерительной технике и обеспечивает повышение надежности с одновременным по- вьш1ением быстродействия. Устр-во содержит электрометрияо у-ль (ЭУ) 1, конденса:тор (к) 2, резисторы 3-5. Введены диодный ключ (дк) 6, интегрирующая RC-цепь 7, аналоговый ключ 8 о ДК 6 позволяет проводить ускоренный разряд К 2 в режиме подготовки устр-ва к измерению и сократить время подготовки. ДК 6 в режиме перегрузки выходного каскада ЭУ 1 при возникновении перенапряжений на входе открывается (при 0,6 - 0,7 В) и вход устр-ва шунтируется цепью, состоящей из цепи 7, ДК 6 и резистора 5. Цепь 7 позволяет увеличить устойчивость ЭУ 1 в режиме обнуления К 2 и уменьшить время затухания пере- ходкого процесса, возникающего при размыкании ключа 8. Ключ 8 позволяет осуществить режим начальной установки выходного напряжения устр-ва. 2- ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению малых токов и зарядов, и может быть использовано для усиления входных сигналов с пьезоэлектрических датчиков давлений„ вибраций и ускорений „

Цель изобретения - повьшение надежности с одновременным повьшени€;м быстродействия«

На фиго изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого усилителя заряда; на фигс2 - временные диаграммы его работы.

Усилитель заряда содержит электрометрический усилитель 15 конденсатор 2, первьш 3, второй 4 и третий 5 резисторы, диодный ключ 6, интегрир}ло щую RC-цепь 7 и ана,аоговый ключ 8„

Усилитель заряда работает след:ло- щим образоМо

После подачи питающих напряжений выходное напряжение усилителя заряда отлично от нуля о Начальный сдвиг выходного напряжения связан с набросом заряда в конденсатор 2 во время переходного процесса в схеме электро- яетрического усилителя 1 при поступлении питающих напряжений Перед проведением измерений проводится обнуление усилителя заряда путем подачи управляющего сигнала на управляющий вход усилитгшя заряда (смофиг.2, интервал времени t, - t) При этом аналоговый ключ 8 размыкается и конденсатор 2 разряжается через встречно-параллельно включенные диоды ди-

20 ствие В момент времени t на вход усилителя заряда поступает сигнал - ..QX в виде электрического заряда, например, с выхода пьезоэлектрического .датчика давления (смофиг„25

25 поЗоЗ, интервсш времени to - t.) о

30

Заряд QX преобразуется в ток, который интегрируется конденсатором 2, Быходдое напряжение усилителя заряда пропорционально уровню входного сигнала (см„фиг.25 поз,, интервал вре- мени 1з t4) за счет отрицательной обратной связи, которой охвачен электрометрический усилитель 1 о

Введение диодного ключа 6 позволяет прово,дить ускоренный разряд конденсатора 2 в режиме подготовки усилителя заряда к измерению и тем самьЫ сократить время подготовки. Кроме того, диодный ключ 6 в режиме переодного ключа 6, интегрирующую RC-цепь .- грузки выходного каскада электро- 7, первый резистор 3 и соединенный метрического усилителя 1 при возник35

.последовательно с ними; второй резистор 4. Если остаточное выходное напряжение усилителя заряда превышает пороговый уровень, т.е уровень напряжения, при котором р-п переходы диодов диодного ключа 6 (смещенные в прямом направлении) обладают небольшим {единицы и десятки килоом) дифференциальным сопротивлением, то первый резистор 3 оказьшается за шунтированным низкоомным сопротивлением (десятки килоом)j образовгш- ным встречно-парал:пельно включенными диодами диодного ключа 6 и резистором интегрирую1цей RC-цепи 7, Происходит быстрьй разряд конденсатора 2 до зпровня напряжения, при котором происходит запирание того из диодов

45

новении перенапряжений на входе открывается (при уровнях напряжения 0,6 - 0,7 в) и вход усилителя заряда оказывается зашунтированным цепью, состоящей из последовательно соединенных интегрирующей RC-цепи 7, диодного ключа 6 и третьего резистора 5 (величина которого составляет единицы и десятки килоом)„ При этом осуществляется эффективная защита входного каскада электрометрического усилителя от пробоя при перегрузках и достигается повьщение надежности усилителя заряда. Введение интегрирующей RC-цепи 7 позволяет увеличить устойчивость электрометрического усилителя 1 в режиме обнуления конденсатора 2 усилителя заряда и умень50

диодного ключа 6, который находился в проводящем состоянии„ Затем происходит медленный разряд конденсатора 2 (см,фиг„2, поЗо1, интервал времени t( - t,) через цепь, образованную параллельно включенными первым резистором 3, диодами диодного ключа 6, резистором интегрирующей RC-цепи

7 и соединенным последовательно с ними вторым резистором 4, Так как уровень выходного напряжения усилителя заряда, при котором начинается и происходит медленный разряд конденсатора 2, значительно меньше, чем у прототипа (составляет 0,4-0,6 в), то в 10-20 раз сокращается время подготовки усилителя заряда к проведению измерений, т„е, повышается быстродействие В момент времени t на вход усилителя заряда поступает сигнал - ..QX в виде электрического заряда, например, с выхода пьезоэлектрического .датчика давления (смофиг„25

поЗоЗ, интервсш времени to - t.) о

5

новении перенапряжений на входе открывается (при уровнях напряжения 0,6 - 0,7 в) и вход усилителя заряда оказывается зашунтированным цепью, состоящей из последовательно соединенных интегрирующей RC-цепи 7, диодного ключа 6 и третьего резистора 5 (величина которого составляет единицы и десятки килоом)„ При этом осуществляется эффективная защита входного каскада электрометрического усилителя от пробоя при перегрузках и достигается повьщение надежности усилителя заряда. Введение интегрирующей RC-цепи 7 позволяет увеличить устойчивость электрометрического усилителя 1 в режиме обнуления конденсатора 2 усилителя заряда и умень0

шить время затухания переходного процесса, возникающего при размыкании аналогового ключа. Введение аналогового ключа 8 позволяет осущест- вить режим Начальной установки вы- .ходного напряжения усилителя заряда.

В частности, диодный ключ 6 может быть выполнен в виде встречно-парал-т лельно включенных эмиттерных переходов двух транзисторов

Формула изобретения

Усилитель заряда, содержащий электрометрический усилитель, охваченньш первой цепью общей отрицательной об- ратно й связи, вьшолненной на конденсаторе, и второй цепью общей отрицательной обратной связи, выполненной на последовательно соединенных первом и втором резисторах, при этом

Редактор Е.Копча

Составитель В.Серов Техред М.Ходанич

Заказ 1584/55

Тираж 928

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Q

5

0

вход и выход электрометрического усилителя являются соответственно входом и выходом усилителя заряда, а первый вывод третьего резистора подключен к точке соединения первого и второго резисторов, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности с одновременным повышением быстродействия, в него введены диодный ключ, выполненный на двух встречно-параллельно включенных диодах, интегрирующая RC - цепь и аналоговый ключ, вход управления которого является управляющим входом усилителя заряда, при этом второй вьтод третьего резистора через аналоговый ключ соединен с общей шиной, а между первым выводом третьего резистора и входом электрометрического усилителя включены последовательно .соединенные интегрирующая RC-цепь и диодный ключ.

Фиг,2

Корректор А.Тяско

Подписное