Устройство для измерения величины тока Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

Изобертение относится к ядерной радиоэлектронике .и предназначено дл измерения тока, генерируемого полупроводниковым детектором под действ ем рентгеновского излучения. Известно устройство измерения ве личины тока, генерируемого полупроводниковым детектором под действием рентгеновского излучения, состоящее из интегратора тока и аналого-цифрового преобразователя 11 3Недостатками данного устройства являются низкие точность и быстродействия преобразования. Известно также устройство, содер жащее входной ключ, генератор тока, разряда, интегратор, блок сравнения низкого уровня, триггер управления входным ключем, триггер выделенияинтервала времени разряда, элемент И, генератор стабильной частоты и счетчик числа 123Недостатками такого устройства являются низкие точность и быстродействия преобразования. Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых величин. увеличение точности измерения и быстродействия. Поставленная цель достигается тем,/что в устройство для измерения величины тока, содержащее счетчик количества импульсов, первый вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора стабильной тоты,второй вход с выходом триггера управления и первым входом входного ключа, второй вход которого .соединенс выходом генератора тока разрядки, а выход -с входной шиной и входом интегратора, выход которого соединен с входом блока сравнения низкого уровня, в него введены блок сравнения высокого уровня, блок выходных ключей, накопительный регистр,блок деления,

счетчик числа переходов, через высокий уровень, два элемента ИЛИ, первы вход первого из которых соединен с первой управляющей шиной, второй вход - с выходом блока сравнения низкого уровня, а выход - с первым входом триггера управления, а выход второго элемента ИЛИ соединен со вторым входом триггера управления, первый вход - с второй управляющей шиной, вторым входом счетчика количества импульсов, первым входом счетчика числа переходов через высокий уровень и первым входом блока деления, второй вход с выходом блока сравнения высокого уровня, вторым входом счетчика числа переходов чере высокий уровень и .первым входом блока выходных ключей, второй вход которого соединен с выходом счетчика количества импульсов а выход - с входам накопительного регистра, выход которого соединен с вторым входом блока деления, третий вход которого соединен с выходом счетчика числа переходов через высокий уровень, а выход - с выходной шиной, при этом вход блока сравнения высокого уровня соединен с выходом интегратора.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства ; на фиг&2. эпюры напряжения во времени; на фиг 3 - график измерения коэффициента быстродействия в зависимости от величины измеряемого тока устройства.

Блок-схема предлагаемого устройства содержит интегратор 1, входной ключ 2, генератор 3 тока разряда, генератор 4 стабильной частоты, элемент И 5 счетчик 6 количества импульсов, триггер 7 управления входным ключем, первый элемент ИЛИ 8,второй элемент ИЛИ 9, блок 10 сравнения низкого уровня, блок 11 сравнения высокого уровня, блок 12 вь1ходных ключей, накопительный регистр 13, блок 1 деления, счетчик 15 числа переходов через высокий уровен входная шина 1б, первая управляющая шина 17, вторая управляющая шина 18, выходная шина 19 устройства.

На фиг.2 изображены эпюры напряжения во времени устройства , где: I - сигнал на первом входе управления; ll - сигнал на втором входе управления; на третьем входе схемы деления и на втором входе счетчика числа переходов через высокий уровень; 111 - напряжение на выходе интегратора; 1У - выход схемы сравнения высокого уровня , первый вход выходных ключей и первый вход счетчика числа переходов через высокий

уровень; У - выход схемы сравнения низкого уровня; У1 - дыход триггера управления входным ключом(0 - ключ разомкнут, 1 - ключ .замкнут ; УН-- вход .счетчика числа; УШ - первый вход счетчика числа переходов через высокий уровень; IX - единичный код сигнала, передаваемого в накопительный регистр.

Устройство для измерения величины

тока работает следующим образом.

1 . . ..

Сигнал с первой управляющей шиной 17 через первыйэлемент ИЛИ 8 : включает триггер 7 управления входным ключем. При этом отключается ге.нератор 3 тока разряда от входа интегратора 1. и открывается элемент У 5, и импульсы генератора стабиль-ной частоты поступают на счетчик 6 числа. Входной измеряемый ток с входной шины 16 интегрируется интегратором 1. Процесс продолжается до tex пор, пока напряжение на выходе интег. гратора 1 не достигнет напряжения верхнего порога. В этот момент срабатывает блок 11 сравнения верхнего уровня, сигнал которой переключает через второй элемент ИЛИ 9 триггер 7 управления, осуществляет передачу кода со счетчика 6 количества импульсов в накопительный регистр 13 через выходные ключи 12 и записывает единицу в счетчик 15 числа переходов через высокий уровень. -Сигнал триггера 7 управления переключает входной ключ 2 и на вход интегратора 1 поступает ток обратной полярности от генератора 3 тока разряда. Элемент И 5 закрывается.- Напряжение на выходе интегратора 1 начинает падать. В момент, когда напряжение на выходе интегратора 1 сравнивается с напряжением нижнего порога, срабатывает блок 10 сравнения низкого уровня и сигнал с ее выхода элемент ИЛИ 9 переключает триггер 7 управления. При этом входной ключ 2 переключается в первоначальное положение, элемент И.5 открывается, и процесс проходит аналогично описанному до момента появления сигнала со второй управляющей шины 18. Этот сигнал установит через второй элемент ИЛИ триггер 7 управления в исходное состояние, включит блок Ц деления установит счетчик 6 количества импульсов и, счетчик 15 числа переходов через высокий уровень в исходное состояние. Блок деления Т выполнит деление в цифровом виде числа, записанного в накопительном регистре 13 на число, записанное в счетчике 15 числа переходов через высокий уровень После прихода сигнала со второй управляющей шины 18 устройство приво дится в исходное состояние, цифровой сигнал на выходе 19 устройства обрат но пропорционален величине измеряемого тока. Формула изобретения Устройство для измерения величины TOKoi., содержащее счетчик количест ва импульсов, первый вход которого соединен с выходом элемента И, первы вход которого соединен с выходом генератора стабильной частоты, второй вход - с выходом триггера управления и первым входом входного ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора тока разряда, а выход - с входной шиной и входом интегратора, выход которого соединен с входом бло ка сравнения низкого уровня, отли чающееся тем, что,с целью расширения диапазона измеряемых вели чин тока, увеличения точности из мере ния и быстродействия, в него введены блок сравнения высокого уровня, блок выходных ключей, накопительный регистр, блок деления, счетчик числа переходов через высокий уровень,два элемента ИЛИ, первый вход;первого из которых соединен с первой управляющей шиной, второй вход - с выходом блока сравнения низкого уровня, а выход - с первым входом триггера управления, & выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым входом триггера управления, первый вход - с управляющей шиной, вторым входом счетчика количества импульсов, первым входом счетчика числа переходов через высокий уровень и первым входом блока деления, второй вход - с выходом блока сравнения высокого уровня, вторым входом счетчика числа переходов через высокий уровень vi первым входом блока выходных ключей, второй вход которого соединен с выходом (счетчика количества импульсов, а выход - с входом накопительного регистра, выход которого соединен с вторым входом блока деления, третий вход которого соединен с выходом счетчика числа переходов через высокий уровень, а выход - с выходной шиной, при этом вход блока сравнения высокого уровня соединен с выходом интегратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Копёлли Д. Аналоговые интр- тральные схемы. М., Мир, 1972, с.3 9-351. 2. Патент Великобритании № , кл. Н 3 Н, 1978.

,

V

j I I J j1 2 J fS 23 f S . ut.3 -I--- I 11 I II . 23 It 5 6 Iff