Преобразователь ток-напряжение Советский патент 1981 года по МПК G01R19/00 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОК-НАПРЯЖЕНИЕ

I

- Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в источниках напряжения и тока, в устройствах для измерения параметров электронных приборов.

Наиболее близким техническим решением ,к изобретению является преобразователь ток-напряжеиие, содержащий повторитель выходного напряжения, выходом соединенный с выводом выходного потенциала устройства, измерительный повторитель напряжения, выходом соединенный с выводом измерительного потенциала устройства, и каскады,число которых равно числу поддиапазонов преобразования, каждый из которых состоит из силового ключа, соединенного входом с токовым входом устройства, формирователя компенсирующего сигнала, образцового резистора и нелинейного элемента, который включен между первым выводом образцового резистора и выводом соединения выходов силового ключа и формирователя компенсирующего сигнала, а второй вывод образцового резистора подключен к токовому выходу устройства и входу повторителя выходного напряжения. Кроме того, вывод соединения нелинейного элемента и первого вывода образцового резистора каждого каскада через измерительный ключ подключен к входу измерительного повторителя напряжения ij.

10

Недостатком известного преобразователя является его сложность, обусловленная наличием измерительных ключей, требующих для себя управления, согласованного с управлением силовыtsми ключами.

Целью изобретения является упрощение преобразователя путем исключения измерительных ключей.

Поставленная цель достигается тем,

20 что в преобразователе ток-напряжение, содержащем повторитель выходного напряжения, выходом соединенный с выводом выходного потенциала преобразователя, измерительный повторитель напряжения, выходом соединенный с выводом измерительного потенциала преобразователя, и каскады, число ко торых равно числу поддиапазонов преобразования, каждый из которых состо ит из силового ключа, соединенного входом с токовым входом устройства, формирователя компенсирующего сигнала, образцового резистора и нелинейного элемента, который включен между первым выводом образцового резистора и выводом соединения выходов силового ключа и формирователя.компенсирующего сигнала, а второй выво образцового резистора первого каскад старшего поддиапазона преобразования подключен к токовому выходу- преюбразователя i и входу повторителя выходного напряжения, второй вывод образцового резистора второго каскада первого младшего .поддиапазона преобразования соединен с выводом соединения первого вывода образцового резистора с нелинейным элементом первого каскада старшего поддиапазона преобразования,, и второй вывод образцового резистора каждого последующего каскада следующего младшего поддиапазона преобразования соединен с выводом соединения первого вывода образцового резистора с нелинейным элементом, предыдущего каскада предшествующего старшего поддиапазона преобразования. Вывод соединения ;п.ервого вывода обр.азцового резистора с нелинейным элементом последнего каскада младшего поддиапазона преобразования соединен с входом измерительного повторителя напряжения, к выходу которого подсоединен вход формирователя компенсирующего сигнала последнего каскада младшего поддиапазона преобразования. В каждом из остальных каскадов поддиапазонов преобразования вход формирователя компенсирующего сигнала соединен с выводом соединения первого вывода образцового резистора с нелинейным элементом. На чертеже представлена структурная схема преобразователя ток-напряжения , Преобразователь ток-напряжение содержит по&торитель 1 выходного напряжения, измерительный повторитель 2 напряжения, первый каскад 3 старшего поддиапазона преобразования, второй каскад 4 первого младшего поддиапазона преобразования последний каскад 5 младшего поддиапазона преобразования. Каскады 3, 4 и 5 состоят из формирователя 6 компенсирующего сигнала и последовательно соединенных силового ключа 7, нелинейного элемента 8 и образцового резистора 9. Входы ключей 7 каскадов 3, 4 и 5 соединены между собой и подключены к токовому входу 10 устройства, а выходы соответственно в каждом каскаде 3, 4, 5 соединены с выходами формирователей 6 компенсирующего сигнала и через нелинейные элементы 8 - с первыми выводами резисторов 9. Второй вывод резистора 9 первого каскада 3 старшего поддиапазона преобразования подключен к токовому выходу 11 устройства и входу повтог рителя, выход которого соединен с выводом 12 выходного потенциала. Второй вывод резистора 9 второго каскада 4 первого младшего поддиапазона преобразования соединен с выводом соединения первого вывода резистора ,9 с нелинейным sjieMeHTOM 8 первого каскада 3 старшего поддиапазона . преобразования. Аналогично, второй вывод резистора 9 каждого последующего каскада следующего младшего под-диапазона преобразования соединен с выводом соединения первого вывода резистора 9 с нелинейным элементом 8 предыдущего каскада предшествующего старшего поддиапазона преобразования. Вывод соединения первого вывода резистора 9 с нелинейным элементом 8последнего каскада 5 младшего поддиапазона преобразования соединен с входом повторителя 2, выход которого соединен с выводом 13 измерительного потенциала и со входом формирователя 6 последнего каскада 5. Во всех предьщущих каскадах 3 и 4 вход формирователя 6 соединен с выводом соединения первого вывода резистора 9с нелинейным элементом 8. Формирователь компенсирующего сигнала 6 выполнен на усилителе 14 с резистором 15 в цепи отрицательной обратной связи который работает в качестве повторителя напряжения с ограничением выходного тока. Нелинейный элемент 8 выполнен на двух диодах 16 и 17, включенных параллельно и встречно друг другу. Преобразователь ток-напряжение работает следуюш1им образом.

587

В каскаде 3 выбранного поддиапазо а открыт ключ 7, а в каскадах 4 и 5 евыбранных поддиапазонов ключи 7 акрыты. Электрический ток, поступаюий на токовый вход 10, через открытый ключ 7, нелинейный элемент 8 и езистор 9 каскада 3 выбранного подиапазона проходит на токовый выход 11. Электрический потенциал, образуюийся на выходе 11, повторяется повторителем I и поступает на вывод выодного потенциала 12. Формирователь 6 каскада 3 выбранного поддиапазона реобразования тока работает в режиме перегрузки и потенциал -на выводе соединения первого вывода резистора 9 с нелинейным элементом 8 каскада 3 не зависит от значения компенсирующего сигнала. Потенциал, образующийся на выводе соединения первого вывода резистора 9 с нелинейным элементом 8 каскада 3 через резисторы 9 каскадов 4 и 5 и повторитель 2 поступает на вывод измерительного потенциала 13 устройства и вход формирователя 6 каскада 5. В каскадах 4 и 5 невыбранных поддиапазонов формирователей 6 поддерживают на нелинейных элементах 8 разность потенциалов не более единиц MB, определяемую нестабильность нулевого уровня повторителей напряжения с ограничением выходного тока, на которых они выполнены. Ток, приходящей через нелинейные элементы 8 в цепь резисторов 9 и далее на токовый выход 11 устройства, не зависит от значений токов утечки ключей 7 каскадов 4 и 5 невыбранных поддиапазонов , а определяется значением сопротивления нелинейного элемента 8, достигающего значений Ю - 10 Ом и более в режиме малых разностей потенциалов, прилоенных к его выводам. Таким образом, нижний предел диапазона преобразования ограничивается лишь током утечки через нелинейные элементы 8 каскадов 4 и 5 невыбранных поддиапазонов, который не превышает единиц нА при приложенной к нелинейным элементам разности потенциалов в несколько МБ, и входными токами следующих элементов: повторителя выходного потенциала 1, повторителя измерительного потенциала 2 и формирователей компенсирующего сигнала 6 каскадов 3 и 4, суммарная величина которых не превьипает единиц нА. Разность потенциалов, образующаяся на резисторе 9

4826

каскада 3 выбранного поддиапазона и соответствующая значению преобразуемого тока,, снимается между выводами выходного 12 и измерительного 13 5 потенциалов устройства.

При выборе других поддиапазонов преобразования устройства работает аналогично с той лишь разницей, что преобразуемый ток протекает

0 как через образцовый резистор каскада выбранного поддиапазона, так и через образцовые резисторы каскадов всех старших, по отношению к выбранному, поддиапазонов преобразования,

5 Предложенный преобразователь токнапряжение упрощен по сравнению с известным устройством, так как исключены измерительные ключи, требующие управления, согласованного с управлением силовыми ключами. При этом точность преобразования не ухудшается , так как утечки измерительных ключей и входные токи формирователей по значениям соизмеримы, а число входов формирователей компенсирующего сигнала, подключенных в предлагаемом преобразователе к образцовым резисторам, равно числу а1ючей, подключенных в известном преобразователе к

Q образцовым резисторам.

Формула изобретения

Преобразователь ток-напряжение, содержащий повторитель выходного напряжения , выходом соединенный с вы5водом выходного потенциала преобразователя, измерительный повторитель напряжения, выходом соединенный с выводом измерительного потенциала преобразователя, и каскады, число

0 которых равно чилу поддиапазонов преобразования, каждый из которых-состоит из силового ключа, соединенного входом с токовым входом устройства, формирователя компенсирующего сигнат

5 ла, образцового резистора и нелинейного элемента, который включен между первым выводом образцового резистора и выводом соединения выходов силового ключа и формирователя компенсирующего сигнала, а второй вывод образцового резистора первого каскада старшего поддиапазона преобразования подключен к токовому выходу преобразователя и входу повторителя выходного

5 напряжения, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, второй вывод образцового резистора второго каскада первого младшего .