Устройство для измерения малых токов Советский патент 1988 года по МПК G01R19/00 

(9

(Л

Изобретение служит для повышения надежности, точности и быстродействия устройства. Устройство содержит операционный усилитель 1, конденсаторы 2 и 4.1-4.N, коммутаторы 5.1-5.N, дифференциатор 12, коммутатор 7 обратной связи, аналого- цифровой преобразователь 13, блок 14 индикации и блок 15 управления. Введение диодов 3.1-3.N, р-п-переходов 6 и 17, источников 9.1-9.N опорного напряжения, компаратора 10, источника 11 образцового напряжения и образование новых функциональных связей способствует достижению указанной цели. ил.

со

00

о:

В начале измерения блок 15 управления с помощью коммутатора 7 обратной связи соединяет нервый общий вывод р-п-переходов 6 и 17 с общей щиной, и его сопротивление становится больщим, что исключает его влияние на работу операционного усилителя 1 и конденсатора 2 обратной связи, образующих интегратор. Входной ток операционного усилителя 1 интегрируется, а дифференциатор 12 диффеИзобретение относится к измерительной I технике, в частности к электрометрическим устройствам для измерения малых токов. Целью изобретения является повыщение надежности, точности и быстродействия устройства.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство для измерения малых токов : содержит операционный усилитель 1, конден1сатор 2 обратной связи, N диодов 3-1, ю ренцирует выходной сигнал операционного 3-i,..., 3-N, N конденсаторов 4-1, 4-i,...,усилителя 1, вследствие чего сигнал на

4-N, N коммутаторов 5-1, 5-i,..., 5-N,входе АЦП 13 пропорционален измеряемому

р-п-переход 6, коммутатор 7 обратной свя-току.

|3и, неинвертирующий усилитель 8, N источ-Цри измерении может быть включен доников 9-1, 9-i,..., 9-N опорного напряжения,полнительный диапазон измерения, опредекомпаратор 10, источник 11 образцового ляемый включенным i-м конденсатором 5-i.

напряжения, дифференциатор 12, аналого-Остальные диапазоны отключены с помощью

цифровой преобразователь (АЦП) 13, блокблока 15 управления, включающего ком14 индикации, блок 15 управления, вход-мутаторы 5-1-5-N так, что первый выной зажим 16, р-п-переход 17, соединенный свод всех неиспользованных конденсаторов

I р-п-переходом 6 параллельно-встречно, при- 2п 4-N соединен с соответствующим источником

; чем входной зажим 16 соединен с пер-9-N опорного напряжения, при этом потен; вым выводом конденсатора 2 обратной свя-циалы на обоих выводах неиспользуемых

зи, вторым общим выводом р-п-переходов 6 конденсаторов близки друг другу (за счет

|и 17, анодом диода 3-1 и инвертирую-подбора величины опорного напряжения

щим входом операционного усилителя I, соответствуюц 1его источника 9-N опорного

неинвертирующий вход которого соединен 25 напряжения), при этом внутреннее сопротивI с общей шиной, а выход соединен с вто-ление диодов 3-N становится большим и

j рым выводом конденсатора 2 обратной свя-они не оказывают влияния на работу устзи, выходами неинвертирующего усилителя 8 ройства.

и всех N коммутаторов 5-1-5-N, первым

входом компаратора 10, а также черезПри достижении выходным сигналом oneпоследовательно соединенные дифференциа- 30 рационного усилителя 1 порога срабатыва- тор 12 и АЦП 13 - с входом блокания компаратора 10, который определяется

14 индикации, один вывод источника 11 образцового напряжения соединен с общей щиной, а другой соединен с вторым входом компаратора 10, выход которого сое- динеп с входом блока 15 управления, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора 7 :обратной связи и всеми коммутаторами 15-1-5-N, первый вывод всех N источников 9-1-9-N опорного напряжения соединен 40 с общей щиной, второй вывод i-ro источника 9-i опорного напряжения соединен с вторым входом i-ro коммутатора 5-1, первый вход которого соединен с первымУстройство для измерения малых токов, выводом i-ro конденсатора 4-1, второй вы- содержащее операционный усилитель, неин- вод которого соединен с катодом i-ro дио- 45 вертирующий вход которого соединен с об- да 3-i, все N диодов 3-1-3-N соедине- щей шиной, инвертирующий вход соединен ны последовательно, первый общий вывод с входным зажимом устройства и первым р-п-переходов 6 и 17 соединен с входом выходом конденсатора обратной связи, вто- коммутатора 7 обратной связи, первый вы- рой вывод которого соединен с выходом ход которого соединен с общей щиной, операционного усилителя, а также через причем i 1,2,3,..., N, а N является чис- - дифференциатор и аналого-цифровой преоб- лом пределов измерения. разователь - с входом блока индикации. Устройство работает следующим образом. Перед началом измерений конденсатор 2 обратной связи шунтируется р-п-переходами

35

величиной источника 11 образцового напряжения, компаратор 10 вырабатывает управляющий сигнал, с помощью которого блок 15 управления первый общий вывод р-п-переходов 6 и 17 через коммутатор 7 обратной связи соединяет с входом неинвертирующего усилителя 8, при этом происходит быстрый разряд конденсатора 2 обратной связи, и процесс измерения повторяетФормула изобретения

6 и 17, которые могут быть диодами, через коммутатор 7 обратной связи и неинвертирующий усилитель 8, при этом и потенциал точки соединения i-ro диода 3-i и i-ro конденсатора 4-i бли.зки к нулю.

55

N коммутаторов, N конденсаторов, первый вывод каждого конденсатора соединен с первым входом соответствующего коммутатора, коммутатор обратной связи, первый выход которого заземлен, причем управляющие входы коммутаторов и коммутатора обратной связи соединены с соответствующими выходами блока управления, отличаюВ начале измерения блок 15 управления с помощью коммутатора 7 обратной связи соединяет нервый общий вывод р-п-переходов 6 и 17 с общей щиной, и его сопротивление становится больщим, что исключает его влияние на работу операционного усилителя 1 и конденсатора 2 обратной связи, образующих интегратор. Входной ток операционного усилителя 1 интегрируется, а дифференциатор 12 дифференцирует выходной сигнал операционного усилителя 1, вследствие чего сигнал на

рационного усилителя 1 порога срабатыва- ния компаратора 10, который определяется

Устройство для измерения малых токов, содержащее операционный усилитель, неин- вертирующий вход которого соединен с об- щей шиной, инвертирующий вход соединен с входным зажимом устройства и первым выходом конденсатора обратной связи, вто- рой вывод которого соединен с выходом операционного усилителя, а также через дифференциатор и аналого-цифровой преоб- разователь - с входом блока индикации.

величиной источника 11 образцового напряжения, компаратор 10 вырабатывает управляющий сигнал, с помощью которого блок 15 управления первый общий вывод р-п-переходов 6 и 17 через коммутатор 7 обратной связи соединяет с входом неинвертирующего усилителя 8, при этом происходит быстрый разряд конденсатора 2 обратной связи, и процесс измерения повторяеттво для измерения мал е операционный усилит ий вход которого соед , инвертирующий вход зажимом устройства нденсатора обратной с которого соединен с ого усилителя, а так иатор и аналого-цифро - с входом блока и

Формула изобретения

Устройство для измерения малых токов, содержащее операционный усилитель, неин- вертирующий вход которого соединен с об- щей шиной, инвертирующий вход соединен с входным зажимом устройства и первым выходом конденсатора обратной связи, вто- рой вывод которого соединен с выходом операционного усилителя, а также через дифференциатор и аналого-цифровой преоб- разователь - с входом блока индикации.

N коммутаторов, N конденсаторов, первый вывод каждого конденсатора соединен с первым входом соответствующего коммутатора, коммутатор обратной связи, первый выход которого заземлен, причем управляющие входы коммутаторов и коммутатора обратной связи соединены с соответствующими выходами блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, точности и быстродействия, в него введены N диодов, соединенных последовательно, два р-п-перехода, соединенных параллельно-встречно, неинвертирующий усилитель N источников опорного напряжения, источник образцового напряжения и компаратор, причем первый общий вывод р-п-переходов соединен с входом коммутатора обратной связи, второй выход которого через неинвертирующий усилитель соединен с выходом операционного усилителя, с выходами N коммутаторов и первым входом компаратора, второй вход которого соединен с одним выводом источника об

разцового напряжения, другой вывод которого соединен с общей шиной, выход компаратора соединен с входом блока управления, первый вывод N источников опорного напряжения соединен с общей шиной, а второй вывод каждого из N источников опорного напряжения соединен с вторым входом соответствующего коммутатора, анод первого из N диодов соединен с вторым общим ВЫВОДОМ- р-п-переходов и неинвертирующим входом операционного усилителя, катод i-ro диода соединен с вторым выводом i-ro конденсатора и анодом (i+l)-ro диода, где ,2,..., N