Преобразователь ток-напряжение Советский патент 1980 года по МПК G01R19/00 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к измерительным преобразователям ток-напряжение, и может быть использовано в источниках напряжения и тока вустройствах для измерения параметров электронных приборов.

Известен преобразователь ток-напряжение, использующий принцип измерения падения напряжения на обра цовом резисторе, содержащий блок образцовых резисторов для преобразования тока в напряжение и ключи для переключения подд иапазонов преобраэова- имя тока 1.

Недостаток известного устройства заключается в ограниченной точности преобразования из-за наличия токов утечки ключей в закрытом состоянии.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому являемся преобразователь ток-напрЯжение, содержащий повторитель выходного напряжения, выходом соединенный с выводом выходного потенциала устройства, измерительный повторитель напряжения, выходом соединенный с выводом измерительного потенциала устройства, и .каскады, количество которых равно

- -- 2

числу поддиапазонов ггреобразовдкия, каждый из которых состоит из силового ключа, соединенного входом с токовым входом устройства, и образцового резистора, первый вывод которого подключен к токовому вьаходу устройства и входу повторителя выходного напря женйя, а второй вывод через измерительный ключ - ко входу измеритель10ного повторителя напряжения и выхо-, ду силового ключа 2.

Недостаток этого преобразователя заключается в том, что токи утечки

15 закрытых силовых ключей каскадов невыбранных поддиапазонов полностью протекают на токовый выход преобразователя, минуя образцовый резистор каскада выбранного поддиапазона, чем

20 вносят значительную погрешность в п)рёобразЬванйё в напряжение. Это накладывает жесткие требования на силовые ключи в частей пар&метра величины тока утечки в закрытом состо25янии ключа. Токи утечки, силовых электронных ключей, переключающих токи, равные единицги А или сотням мА, равны, в лучшем случае, соответственно десяткам или единицам мкА.

30 Цель изобретения - повьлиение точности преобразования путем компенсации влияния токов утечки силовых клю чей. Поставленная цель достигается тем что в преобразователь ток-напряжение содержащий повторитель выходного напряжения, выходом соединенный с выво дом выходного потенциала устройства, измерительный повторитель напряжения выходом соединенный с выводом измери тельного потенциала устройства, и ка калы, количество которых равно числу поддиапазонов преобразования, каждый из которых состоит из силового ключа соединенного входом с токовым входом устройства, и образцового резистора, первый вывод которого подключен к то ковому выходу устройства и входу повторителя выходного напряжения, а второй вывод через измерительный ключ ко входу измерительного повторителя напряжения, введены формирователи компенсирующих сигналов и нелинейные элементы, количество которых равно числу поддиапазонов преобразования, причем формирователи компенсирующих сигналов .включены между выходом повторителя выходного напряжения и выходами силовых ключей каскадов, а нелинейные элементы - между выходами силовых ключей каскадов и выводов соединения упомянутых образцового резистора и измерительного ключа. При этом формирователь компенсирующего сигнала выполнен на дополнительном повторителе напряжения с ограничением выходного тока, а нелинейный элемент - на двух диодах, вйглюченных параллельно и встречно друг другу. В другом случае нелинейный элемент выполнен из двух последовательно соединенных нелинейных элементов общий вывод которых через вспомогательный резистор подключен к выходу повторителя выходного напряжения. На фиг. 1 представлена блок-схема преое5разователя ток-напряжение; на фиг. 2 - второй вариант выполнения нелинейного элемента и его связь с выходом повторителя выходного напряже ния . Преобразователь ток-напряжение содержит повторитель 1 выходного напряжения, измерительный пов оритель 2 напряжения, три каскада 3-5 и три формирователя 6-8 компенсирующего сигнала, по числу поддиапазонов преобразования. Каскгщы 3-5 состоят из измерительного ключа 9 и последовательно соединенных силового ключа 10 нелинейного элемента 11 и образцового резистора 12, которые с другой сто роны соединены между собой и подключе ны к токовому выходу 13 устройства и ко входу повторителя 1 выходного напряжения. Измерительные ключи 9 каскадов 3-5 с одной стороны соединены между собой и подключены ко входу из (мерительного повторителя 2 напряжения, а с другой стороны каждый из них соединен со своим выводом нелинейного элемента 11 и образцового резистора 12. Входы силовых ключей 10 каскадов 3-5 соединены между собой и подключены к токовому входу 14, а выходы соединены с выходами формирователей 6-8 компенсирующего сигнала, входы которых подключены к выходу повторителя 1 выходного напряжения и выводу выходного 15 потенциала. Выход измерительного повторителя 2 напряжения соединен с выводом измерительного 16 потенцигша. Формирователи 6-8 компенсирующих сигналов идентичны, и каждый из них выполнен на усилителе 17 с резистором 18 в цепи отрицательной обратной связи, который работает в качестве повторителя напряжения с ограничением выходного тока. Нелинейный элемент 11 выполнен на двух диодах 19, 20, включенных параллельно и встречно друг другу. Другой вариант выполненная нелинейного элемента 11 (См. фиг. 2) состоит из четырех диодов 21-24. Причем одна пара диодов 21, 22 и другая пара диодов 23, 24 включены между собой параллельно и встречно, а пары диодов - последовательно. Общая точка соединения двух пар диодов через вспомогательный резистор 25 подключена к выходу повторителя 1 выходного напряжения. Преобразователь ток-напряжение работает следующим образ.ом. В каскаде 3 выбранного поддиапазона одновременно открыты силовой ключ 10 и измерительный ключ 9, а в каскадах 4 и 5 невыбранных поддиапазонов ключи 9 и 10 закрь1ты. Электрический ток, поступающий на токовый вход 14, через открытый силовой ключ 10, нелинейный элемент 11 и образцовый резистор 12 выбранного поддиапазона, проходит на токовый выход 13. Электрический потенциал образуюьчийся на токовом выходе 13, повторяется повторителем I выходного напряжения и поступает на вывод выходного.15 потенциала и на входы формирователей 6-8компенсирующих СИГНсШОВ. . Формирователи 7 и 8 компенсирующих сигналов поддерживают на своих выходах потенциал, равный или близкий к потенциалу, установившемуся на токовом выходе 13. Тем самым к выводу соединения силового ключа 10 и нелинейного элемента И каскадов 4 и 5, невыбранных поддиапазонов измерения, приложена нулевая или близкая к нулевой разность потенциалов. Ток, проходящий через эту цеп. на токовый выход 13 устройства, определяется величиной сопрот ивления нелинейного элемента 11, который имеет значение српротивления 10° Ом и более в режиме малых разностей потенциалов, приложенных к его рыводс1м. Формирователи 7 и 8 компенсирующих сигналов поддерживают на нелинейном элементе 11 разность потенциалов не более единиц мВ, определяемую нестабильностью нулевого уровня повторителей напряжения с ограничением выходного тока, на которых они выполнены. Это поэйоляет свести к пренебрежимо малой величине токи утечки на выход 13 в каскадах 7 и 8 невыбран ных поддиапазонов измерения. Формирователь 6 компенсирующего сигнала работает в режиме перегрузки и потенциал на выходе каскада 3 не зависит от величины компенсирующего сигнала. Ток, преобразуемой устройством в каскаде 3, протекает через нелийейный элемент 11 и образцовый iSeзистор 12 на токовый выход 13. Потен циал, образующийся на образцовом резисторе 12, через открытый измеритель ный ключ 9 и измерительный повторитель 2 напряжения поступает на вывод измерительного 16 потенциала устройства. Разность потенциалов, образующаяся на образцовом резисторе 12 и соответствующая величине преобразуемого тока, снимается межд выводами выходного 15 и измерительного 16 потенциалов устройства. Дальнейшее уменьшение влияния неточности формирования компенсирующего сигнала на работу нелинейного элемента 11 осуществляют, выполнив его (см. фиг. 2) в виде двух последовател но соединенных упомянутых нелинейных элементов 11, общий вывод которых через вспомогательный резистор 25 под.ключен к выводу выходного 15 потенциала . Такое выполнение преобразователя ток-напряжение позволяет по сравнению с известным устройством повысить точность преобразования за счет компенсации токов утечкИ силовых ключей и применить в качестве последних более простые ключи без отбора их по величине тока утечки. Формула изобретения 1. Преобразователь ток-напряжение содержащий повторитель выходного напряжения, выходом соединенный с выводом выходного потенциала устройства, измерительный повторитель напряжения, выходом соединенный с выводом измерительного потенциала устройства, и каскады, количество которых равно йс 1у Во1ЦШаШ 5нВв пр1бббра; ованйя каждый из котйрых состоит из силового ключа соединенного входом с токовым входом устройства, и образцового резистора, первый вывод которого подключен к тиковому выходу устройства и входу повторителя выходного напряжения, а второй вывод через измерит ель ный ключ - ко входу измерительного повторителя напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразовав -, ния путем компенсации влияния тЪков утечки силовых ключей, в него введены формирователи компенсирующих сигналов и нелинейные элементы, количество которых равно числу поддиапазонов преобразования, причём формирователи компенсирующих сигналов включены между выходом повторителя выходного напряжения и выходами силовых ключей каскадов, а нелинейные элементы - междувыходами силовых ключей каскадов и выводом соединения упомянутых образдового резистора и измерительного ключа. 2.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что формирователь компенсирующих сигналов выполней на дополнительном повторителе, напряжения с ограничением выходного тока. 3.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что нелинейный элемент выполнен на двух диодах, включенных параллельно и встречно друг другу. .. „ 4.Преобразователь по п. 1,6 т ли чающийся тем, что нелинейный элемент выполнен из двух последовательно соединенных нелинейных эле- , ментов, общий вывод которых через вспомогательный резистор подключен к выходу повторителя выходного напряжения. . Истбчники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США W 3648175, кл. 324-115, опублик. 1972. , 2. Патент США №36999101, кл. 328-97, опублик.i971.

737845

V

«