Способ воспроизведения номинального значения напряжения Советский патент 1988 года по МПК G01R35/00 

4ii го

о

СП

05

05

Изобретение относится к технике измерений электрических величин и может быть использовано в качестве способа воспроизведения номинального значения напряжения.

Цель изобретения - упрощение реализации способа путем устранения необходимости в дополнительных операциях отбора, калибровки и поверки переходов и повышение точности.

На чертеже представлена электрическая схема, иллюстрирующая предлагаемый способ.

Основной (эмиттерно-базовый) р-п и дополнительный коллекторный р-п переходы образуют биполярный транзистор 1, который помещают в тепловой контакт с контейнером, наполненным рабочим веществом при реперной температуре, например, в тройной точке. Блок 2 задания электрического режима соединен с цепями трех электродов транзистора 1 (коллекторной, базовой и эмиттерной). Прибор 3, регистрирующий значения тока коллекторного перехода, включен последовательно в цепь коллектора транзистора 1. Прибор 4, регистри- . рующий значения второй составляющей тока основного перехода (тока базы транзистора) |,, включен последовательно в цепь базы транзистора 1. Прибор 5, регистрирующий значения напряжения на основном переходе (J,, включен параллельно основному переходу эмиттер - база транзистора 1.

Способ осуществляется следующим образом.

Блок 2 задает последовательность значений напряжения (7,, т. е. выполняет функцию источника напряжения, при-этом напряжение на коллекторном переходе поддерживается постоянным, например, равным нулю. Приборы 3-5 регистрируют последовательность значений J,-, /,-, (7,-, ,...,. На основе полученных значений находят ре- щение системы четырех уравнений с четырьмя неизвестными параметрами , а, сг, аз, причем для определенности, пусть m фиксировано и равно

L v -/7,Ti)ln(J2/Ji)+f2.; (, U,- U, flnQ, t/5-ai il)MJ.5/J,)+f5i,

а1 (Ji-Ji) -+-a2{j; -ji) -f a;i(,Jf- -/|Л) - значения аналитической функции i, заданной, например, в виде степенно- го ряда.

Реи1ая систему, находят значение я)з и эталонные значения напряжения (Ui- - U, где А /г7/ег|5.

Таким образом, предлагаемый способ сводится к выделению идеализированной части воспроизводимых значений и последующему масштабированию по ней целого, причем

0

5

0

5

0

5

0

5

о

5

идеализиров анная часть зависит только от фундаментальных физических констант и явления фазового перехода. Погрешность номинальных значений напряжения состоит из погрешности определения фундаментальных констант Кие, погрешности определения реперной температуры Г, погрешностей регистрирующих приборов 3-5 и погрешности, зависящей от эффективности выбора вида аналитической функции f и чисел пир. Первые три составляющие погрешности характеризуют в основном состояние измерительной техники, причем в погрешностях ре- тистрирующих приборов существенны лишь погрешность регистрации отнощения токов и погрешность регистрации изменения (разности) напряжений, т. е. несущественна мультипликативная составляющая погрещ- ности, а для разности напряжений, кроме того,- смещение нуля. Последняя составляющая погрешности может быть сделана меньше чем первые три путем эффективного выбора вида аналитической функции f и (или) увеличения чисел п и р, в частности при + 2, применяя метод усреднения, например, метод наименьших квадратов при решении системы уравнений.

Примерно эквивалентные характеристики могут быть получены в разновидности способа - При задании электрического режима в виде задания значений тока , т. е. при работе блока 2 в качестве источника тока коллекторного перехода, при этом по-прежнему на коллекторном переходе поддерживается постоянное напряжение, например, равное- нулю. При необходимости получения заданных, например, целочисленных значений напряжения, может быть произведена подстройки режимов в блоке 2.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет воспроизводить эталонные значения напряжения без отбора полупроводниковых приборов, их калибровки и поверки по другим мерам напряжения или эталоном, что позволяет повысить точность, надежность и расширить диапазон применения прецизионной электроизмерительной техники.

Формула изобретения

. Способ воспроизведения номинального значения напряжения, заключающийся в том, что задают ток через смещенный в прямом направлении р-п-переход и регистрируют напряжение на нем, отличающийся тем, что, с целью упрощения реализации способа путем устранения необходимости отбора, поверки и калибровки переходов, а также повышения точности, п раз последовательно изменяют ток через р-п-переход, регистрируют последовательность значений напряжения L , и тока /,: ,ит,,1п.(), после чего определяют номинальное значение напряжения по

формуле

1/,:;,Л(,-(;Д Mm,

где А - калибровочный коэффициент, опре- -5 деляемый по формуле Лг /СГ/ет ;; - постоянная Больцмана;

/ е Т

заряд электрона;

абсолютная температура перехода;

параметр, который определяют ре- Ю

шением системы п-1 уравнений с

неизвестными р, а,...,а

(р-()

{U,-U„,ln(-)+f,},

где (//,/m,JiJm, oi... Op) значения заданной аналитической функции f значений тока

и параметров а...ар;

J, и Ui - значения тока и напряжен-ия, соответствующие идеализированной -вольт- амперной характеристике перехода

Uiи -1(1 InJiL/m-g in-j

2.Способ ПО П. I, отличающийся тем, что регистрируют значения составляющей тока неосновных носителей /„с помощью дополнительного коллекторного р-п-перехода и принимают .

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что регистрируют значения составляющей тока перехода

/,/.-J,

Изобретение относится к технике элек- троизмереиий и позволяет воспроизводить номинальные значения напряжения. Цель изобретения - улучшение реализации способа путем устранения необходимости в до- нолнительных операциях отбора, калибровки и поверки полупроводниковых приборов н повышение точности воспроизведения. Согласно снособу последовательно изменяют электрический режим полупроводникового р-«-перехода. При этом регистрируют последовательность значений напряжения и тока. После этого находят эталонные значения напряжения по расчетной формуле, приведенной в тексте описания. Для этого переход помешают в тепловой контакт с контейнером, наполненным рабочим веществом в состоянии фазового перехода первого рода. Выделенная идеализированная часть воспроизводимых значений напряжения зависит только от фундаментальных констант и явления фазового перехода, что позволяет осуществить самокалибровку значения напряжения. 2 з.п.ф-лы, 1 ил. и