Интегратор микротоков с запоминанием вы-ХОдНОгО СигНАлА Советский патент 1981 года по МПК G01R19/00 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть применено в устройствах измерения малых токов и зарядов, в устройствах запоминания аналоговых сигналов, а также в технике измерения неэлектрических величин совме Ьтно, наприме э с пьезоэлектрическими датчиками.

Известны интеграторы микротоков, содержащие операционный- усилитель с электрометрическим входным каскадом, конденсатор в цепи обратной связи усилителя 1.

Недостаток известного устройства - большая погрешность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является интегратор микротоков с запоминанием выходного сигнала, содержащий операционный усилитель, конденсатор в.цепи обратной связи усилителя и коммутатор, включенный между входной и выходной цепью усилителя 2,

Недостаток известного устройства низкая точность измерения и запоминания выходного напряжения.

Цель изобретения - повышение точности измерения и запоминания выходного напряжения.

Для этого в интеграторе микротоков с запоминанием выходного сигнала, содержащем операционный усилитель, конденсатор в цепи обратной связи усилителя и коммутатор, включенный между входом и выходом усилителя, в качестве коммутатора использован переключатель, первый контакт которого соединен с входом усилителя, второй контакт соединен с общей шиной источника питания, а третий, общий контакт переключателя, соединен через дополнительный резистор с выходом усилителя.

5 На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - его принципиальная схема. Интегратор микротоков выполнен на операционном усилителе 1, имекяцем

0 большой коэффициент К усиления по напряжению и охваченном отрицательной обратной связью,содержащей конденсатор 2, резистор 3 и однополюсный переключатель 4 на два положения, управляемый от времязадающего блока 5. Первый зажим переключателя 4 соединен со входом усилителя 1, второй зажим переключателя соединен с корпусной (земельной) шиной усилителя и источника питания, а третий, общий, зажим (подвижный элемент) соединен с выходом усилителя через резистор 3. В частном случае реализации (фиг усилитель 1 содержит интегральный операционный усилит ь 6 с дифферен циальным входом и предварительныЯ электрометрический каскад 7, напри мер, истоковый повторитель, выполненный на МОП-транзисторе, Переключатель 4 вьлолнен на перекидном маг нитоуправляемом контакте 8, баллон которого изолирован одним или несколькими слоями полистирольной плен ки 9 от катушки 10 управления. Устройство работает следующим образом. В исходном положении подвижной элемент переключателя 4 находится в верхнем положении, в результате чего конденсатор 2 оказывается зашунтированным резистором 3, а потенциалы входной и выходной клеммы усилителя 1 оказываются практически оди наковьми (благодаря высокому входному сопротивлению операционного .усилителя) и равным нулю, что достигается при настройке усилителя, например за счет регулировки потенциометра, включенного на неинвертируювдем входе интегрального, усилителя 6. При этом конденсатор 2 оказывается разряженным. Непосредственно перед началом интегрирования входного сигнала, напри мер перед началом выработки электрического заряда пьезоэлектрическим датчиком, воспринимающим механическое воздействие или измеряемую физи ческую величину, по кстанде с времязадающего блока 5 происходит переклю чение подвижного элемента переключателя 4 в нижнее положение, в результате чего выход усилителя 1 соединяется через резистор 3 с корпусной (земляной) шиной, а конденсатор 2 расшунтируется. Затем осуществляется стадия интегрирования входного сигналау характеризуемая высокой точностью. Влияние неидеальности изоляции переключателя, в частности паразит ной Проводимости, изоляции стеклянного баллона магнитоуправляемого контакта 8, в данной схеме оказывается уменьшенным в несколько тысяч раз благодаря тому, что разность потенциалов на зажимах переключателя является близкой к нулю, независимо от величины выходного напряжения и вых. интегратора. В самом деле, потенциал входа операционного усилителя равен - вых/к потенциал общего зажима переключателя 4 практически равен нулю, поскольку сопротивление резистора 3, равное, н пример, нескольким десяткам кОм, во много тысяч раз больше сопротивления замкнутого контакта, не превьаиающего нескольких сотых долей ома. В итоге, по сравнению с известной схемой интегратора, в которой конденсатор зашунтирован двухзажимным ключом-выключателем, эффективное сопротивление изоляции - сопротивление утечки - возрастает приблизительно в К раз. Формула изобретения Интегратор микротоков с запоминанием выходного сигнала, содержащий операционный усилитель, конденсатор в цепи обратной связи усилителя и коммутатор, включенный между входом и выходом усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и запоминания выходного напряжения, в качестве коммутатора использован переключатель , первый контакт которого соединен с входом усилителя, второй контакт со-. единен с общей шиной источника питания а третий, общий контакт переключателя, соединен через дополнительный резистор с ВЕлходом усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Messen-Steuern-Regelп, 4 ,11, 1971, р.5213. 2.Авторское свидетельство СССР № 445918, кл. G 01 R 19/00, 04.02.75 (прототип).

фи&.1

«-е

«Риг. 2