ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬНЫЙ ПЕНТОД Советский патент 1973 года по МПК H01G9/22 

д

Изобретение относится ,к прео бразователям электрических величин и может быть И1спользовано для прямого усиления постоянных и медленно меняющихся электрических сигналов в схемах автоматики, в измерительной технике и радиоэлектронике.

Известен электрохимический усилительный триод, использование которого обеспечивает высожий коэффициент усиления, ничтожно малую величину нелинейных искажений и малый дрейф ВЫХОДНЫХ сигналов.

НедостаткОМ этого триода является его большая инерционность, обусловленная большим расстоянием от центра щели до ее границы (0,5-5,0 мм). Требуется много времени после подачи входных сигналов для установления постоянного раопределения концентрации окисленных ионов в щели. Поэтому триод может работать только п|ри частотах от 0,05 гц и ниже.

Цель изобретения - уменьщение инерционности электрохимического усилительного элемента.

Эта цель достигается путем размещения в электрохимическом усилительном элементе двух дополнительных электродов, электрически связанных друг с другом. Один из электродов (например, в виде 1сетки) располагается в щели (щелевой электрод), между выходным и общим электрода-ми, а другой электрод- в резервуаре (электрод резервуара). Около электрода резервуа(ра за счет конвективных noTOKOiB поддерживается постоянная (исходная) концентрация окисленных ионов,

а около щелевого электрода концентрация окисленных ноноъ повышается или убывает, в завиоиимости от полярности входных сигналов. За счет возникновения концентрационной э. д.с. между двумя дополнительными элактродами протекает ток, выравнивающий концентрацию окисленных И01нов в щели и в резервуаре. Таким Образом, ток, протекающий между двумя дополнительными электродами, играет роль диффузия окисленных ионов из

щели (или в щель) в известном усилительном триоде. После того как в предлагаемом устройстве то-к, проходящей между дополнительными электродами, станет равным входному току, концентрация окисленных ионов в щели

стабилизируется, и выходной ток также перестает изменяться. Благодаря тому что расстояние между щелевым и общим электродом мало, время установления стабильного выходного тока после подачи входного сигнала в

предлагаемом пентоде значительно меньше, чем в известном усилительном триоде. Включив между двумя дополнительными электродами регулируемое сопротивление, можно получить электрохимический усилительный элемент с регулируемой чувствительностью.

Предложенный пентод схематично показан на чертеже.

Пентод состоит из «opinyca 1, диффузионного -барьера 2 (например, ;в виде стекляеного фильтра) и инертных электродов: входного 3, электрода резервуара 4, выходного 5, щелевого 6 и общего 7. Внутренний объем пентода заполнен электролитом, образующим с электродами обратимую акислительно-восстаиовительную систему. Входное напряжение UB-S. задается на общий 7 и .входиой 3 электроды. На общий 7 и выходной 5 электроды подается напряжение, обеспечивающее прохождение через эти электроды дредельно-го тока диффузии. Электрод 4 резервуара и щелевой электрод 6 закорочены друг с другом через регулируемое сопротивление R.

Усилительный пентод работает следующим образом.

lilpa в щели между выходными 5 и общим 7 электрО)даМи устанавливается линейное распределение канцентращии окйслениых ианов, лри .которой на поверхности выходного электрода , а у -naBepxiHOCTH общего электрода (Со - исходная концентрация окИСленных HOHOIB). При расположении щелевого электрода 6 на paiBHo-M расстоянии от общего и выходного электродов концентрация окисленных ионов около щелевого электрода равна Со. Около электрода резервуара 4 концентрация окисленных ионов также равна Со, и через сопротивление .R ток ие проходит. Выходной ток /вых, проходящий через сопротивление нагрузки RH, пропорционален средней концентрации окисленных ионов в щели, равной Со. При подаче (Входного сигнала t/Bx, подлежащего усилению, в завнси-мости от полярности этого сигнала средняя концентрация окисленных ионов увеличивается или уменьшается, .что приводит к возникновению концентр ационной э.д. с. между щелевым электродом и электродом резервуара. В результате вознивновения концентрационной э.д.с. через сопротивление R начинает проходить ток, и концентрация ионов в резервуаре и щели частично выравнивается.

Через некоторое время после подачи входных сигналов устанавливается динамическое равновесие: скорость изменения концентрации в щели за счет прохождения входных сигналов ком1пен1сируется обратным процессом за счет прохождения тока щелевьгм электродом и электродом резервуара. После того-, как входнюй ток станет равным току, проходящему через сопротивление R, концентрация окисленных ионо1Б в щели перестанет изменяться, и выходной ток /вых становится постоянным, соответствующим подаваемому входному напряжению. Изменяя величину сопротивления R, можно изменять К|рутизну характеристики преобразования и величину нелинейных искажений. Например, при (т. е. при отключении дополнительных электродов) /вых экспоненциально зависит от t/Bx, а при сравнительно малой величине R характеристика преобразования линейна в

больш1ом диапазоне входных напряжений. Благодаря малому расстоянию между щелевым электродом и электродами выходной щели, инерционность описанного пентода на несколько порядков ниже инерционности известного электрохимического усилительного триода.

Предмет изобретения

1.Электрохимический усилительный пентод, содержащий корпус, заполненная электролитом, внутренняя полость которого разделена диффузионным барьером на резервуар и щель, причем объем резервуара несоизмеримо больше объема щели, в которой размещены

общий и выходной инертные электроды, а входной электрод расположен в резервуаре, отличающийся тем, что, с целью уменьшения инерционности, между общим и выходным электродами размещен дополнительный щелевой электрод, электрически связанный с электродом резервуара.

2.(Пентод по in. 1, отличающийся тем, что, с целью получения характеристики различной Крутизны и величины нелинейных искажений,

между щелевым электродам и электродом резервуара включено регулируемое сапротивление.