Электрометрический преобразователь заряда Советский патент 1989 года по МПК G01R19/00 

тор 7, первый и второй дифференциаль-20 усиления К у 1. Усиленный сигнал

ные усилители 8,9.

Вход управления генератора 4 подключен к входу Запуск устройства, первый выход - к входу управления

ключа 3, а второй выход - к управляю- 25 ции во входной цепи, направление кочерез блок 5, находящийся в режиме трансляции входного сигнала, поступает на неинвертирующий вход ЭМУ 1 и вызывает протекание тока компенса

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Устройство содержит электрометрический усилитель 1, интегрирующий конденсатор 2, разрядный ключ 3, программируемый генератор 4 импульсов, блок 5 выборки-хранения и дифференциальный усилитель 8. Повышение точности преобразования достигается за счет введения блока 6 выборки-хранения, дифференциатора 7, дифференциального усилителя 9 и образования новых функциональных связей. 2 ил.

щим входам блоков 5,6. К выходу ЭМУ 1 подключены входа блока 6, инвертирующий вход усилителя 9 и вход дифференциатора 7. Выход усилителя 9 соединен с выходом устройства, не- 30 инвертирующий вход - с выходом блока 6. Прямой и инвертирующий входы усилителя 8 соединены соответственно с выходом дифференциатора 7 и общей шиной устройства, а выход - с входом 35 блока 5; выход которого соединен с неинвертирующим входом ЭМУ 1.

Электрометрический преобразователь заряда работает следующим образом.40

После подачи питания и установления переходных процессов проводится цикл коррекции. В начале цикла выходное напряжение U, ЭМУ 1 отлично от

торого противоположно по знаку току смещения ЭМУ 1. Возникающий на выходе усилителя 8 переходной процесс имеет вид затухающих колебаний (фиг.2д). Так как коэффициент усиления усилителя 8 много больше единицы, при возникновении переходного процесса в контуре регулирования выходное напряжение U g усилителя 8 достигает максимальных значений, равных напряжению насыщения U „ и -U о. Затем по мере затухания колебаний напряжение U 8 приближается к установившемуся значению U уст, величина которого определяет ток компенсации. К моменту времени t в устройстве полностью затухает переходные процессы, блок 5 хранит величину напряжения, при котором скорость изменения

нуля. (фиг.2г). При поступлении сигна- выходного напряжения ЭМУ 1 определяла на вход Запуск (фиг.2а) на инется ошибкой статизма из-за конечности усиления дифференциального усилителя 8 и наличия шумов в -выходных напряжениях ЭМУ I и дифференциатора 7. В момент времени t3 блок 6 (фиг.2е,где U 9- выходное напряжение усилителя 9) переходит в режим передачи входного сигнала. При этом на оба входа дифференциального усилителя 9 поступает остаточное напряжение UOCT, которое подавляется входным каскадом усилителя 9. С момента времени t4 напряжение Ug близко к нулю и определяется его напряжением

тервале времени

t,t г происходит

запуск двухканального программируемого генератора 4 импульсов. На первом выходе появляется сигнал высокого уровня Ъ 4-1 (фиг.Зб) на интервале времени tг t3. Этот сигнал поступает на вход ключа 3, происходит , разряд конденсатора 2. За счет коммутационных помех происходит наброс заряда на конденсатор 2, остаточное напряжение UOCT ЭМУ I фиг.2г (интервал времени t j- t4).составляет десятки милливольт. После окончания имторого противоположно по знаку току смещения ЭМУ 1. Возникающий на выходе усилителя 8 переходной процесс имеет вид затухающих колебаний (фиг.2д). Так как коэффициент усиления усилителя 8 много больше единицы, при возникновении переходного процесса в контуре регулирования выходное напряжение U g усилителя 8 достигает максимальных значений, равных напряжению насыщения U „ и -U о. Затем по мере затухания колебаний напряжение U 8 приближается к установившемуся значению U уст, величина которого определяет ток компенсации. К моменту времени t в устройстве полностью затухает переходные процессы, блок 5 хранит величину напряжения, при котором скорость изменения

выходного напряжения ЭМУ 1 определя

ется ошибкой статизма из-за конечности усиления дифференциального усилителя 8 и наличия шумов в -выходных напряжениях ЭМУ I и дифференциатора 7. В момент времени t3 блок 6 (фиг.2е,где U 9- выходное напряжение усилителя 9) переходит в режим передачи входного сигнала. При этом на оба входа дифференциального усилителя 9 поступает остаточное напряжение UOCT, которое подавляется входным каскадом усилителя 9. С момента времени t4 напряжение Ug близко к нулю и определяется его напряжением

смещения нуля, электрометрический преобразователь заряда готов к преобразованию входных сигналов.

При поступлении входных сигналов в виде зарядов или тока потенциал инвертирующего входа ЭМУ 1 увеличивается (по модулю) его выходное напряжение имеет противоположный знак и также увеличивается. Так как ЭМУ 1 имеет большой коэффициент усиления, то практически весь входной ток протекает через интегрирующий . конденсатор 2. Происходит интегрирование входного сигнала, ток смещения ЭМУ 1 при этом скомпенсирован в предыдущем цикле коррекции.

Формула изобретения

Электрометрический преобразователь заряда, содержащий электрометрический усилитель с интегрирующим конденсатором и разрядным ключом в цепи отрицательной обратной связи, инвертирующий вход электрометрического усилителя соединен с входом преобразователя заряда, первый дифференциальный усилитель, выход которого подключен к .входу первого блока выборки-хранения и программируемый генератор импульсов, вход которого соединен с входом Запуск преобразователя заряда, первый выход - с управляющим входом разрядного ключа, второй выход - с управляющим входом первого блока выборки-хранения, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности, в него

Q введены второй блок выборки-хранения, второй дифференциальный усилитель и дифференциатор, выход электрометрического усилителя соединен с инвертирующим входом второго дифференци5 ального усилителя непосредственно, с неинвертирующим входом второго дифференциального усилителя через второй блок выборки-хранения, а с неинвертирующим входом первого диф0 ференциального усилителя через дифференциатор, инвертирующий вход первого дифференциального усилителя подключен к общей шине, управляющий вход второго блока выборки-хранения под-.

5 ключей к второму выходу программируемого генератора импульсов, выход второго дифференциального усилителя подключен к выходу преобразователя заряда, выход первого блока выборкио хранения соединен с неинвертирующим входом электрометрического усилителя.

Фиг.2