Измерительное устройство Советский патент 1983 года по МПК G01R19/00 G05F1/56 

/5) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве устройства для измерения в личины и знака напряжения в система автоматического регулирования, а ча ности в компенсационных стабилизаторах постоянного напряжения. Известно устройство, предназначе ное для измерения величины и знака напряжения, содержащее резистивный узел сравнения, представляющий собо делитель измеряемого напряжения, ис точник опорного напряжения, вкпючащий опорный стабил1 трон с токозадающим сопротивлением Cl 3. Недостатком такого устройства является то, что коэффициент передачи его по напряжению меньше единицы, который в первом приближении равен коэффициенту передачи делителя . Известно измерительное устройств для измерения величины и знака напряжения , имеющее коэффициент передачи по напряжению близкий к единице, содержащее источник опорного напряжения, узел сравнения измеряемого напряжения, состоящий из последог вательно включенных стабилитрона и резистора f 2 . Задание номинального режима рабог ты большинства стабилитронов требует обеспечения тока стабилизации, по меньшей мере, порядка единиц миллиамперов, исключение составляют ионные электровакуумные приёорм коронного разряда, применение которых не всегда возможно, вследствие чего мощность, потребляемая узлом сравнения, достигает значительной величины для устройств такого рода, в особенности при измерении высоких и повышенных напряжений. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретение является измерительное устройство, содержащее источник опорного напряжения, состоящий из последовательно

соединенных токозадающего резистора и, по меньшей мере, двух стабилитронов, свободный вывод одного из которых соединен с общей шиной, узел сравнения, включающий коллекторный резистор, токостабилизирующий транзистор, эмиттер которого через эмиттерный резистор подключен к общей шине С 3 .

Коэффициент передачи такого устройства близок к единице вследствие того, что токостабилизирующий транзистор в нижнем плече делителя узла сравнения представляет собой источни тока с большим динамическим сопротивлением. Недостатком устройства является повышенная температурная нестабильность тока источника тока, а следовательно и выходного напряжения устройства, обусловленные зависи мостью параметров и характеристик транзистора от температуры. . Цель изобретения - снижение температурной нестабильности выходного напряжения измерительного устройства

Эта цель достигается тем, что в измерительное устройство, содержащее источник опорного напряжения, состоящий из последовательно соединенных токозадающего резистора и, по меньше мере, двух стабилитронов, свободный вывод одного из которых соединен с общей шиной, узел сравнения, включающий коллекторный резистор, токостабилизирующий транзистор, эмиттер которого через эмиттернь1й резистор подключен к общей шине, в узел сравнения вводят три резистора и три транзистора, эмиттеры первого и второго из которых подключены к коллектору токостабилизирующего транзистора, базы - к точке соединения стабилитронов источника опорного напряжения, коллектор первого соединен с одним из выходных зажимов и через первый введенный резистор с выходом источника опорного напряже- ния, коллектор второго с другим выходным зажимом и через коллекторный резистор с входным зажимом, коллектор и база третьего введенного транзистора подключены к базе токостабилизирующего транзистора и через эторой введенный резистор к выходу источника опорного напряжения, эмиттер через третий введенный резисторк общей шине.

Первый и второй введенные транзисторы включены по схеме дифференциального усилителя, разностный сигнал на входе которого отсутствует. На токостабилизирующеМ и третьем введенном транзисторах: построен источник стабильного тока, стоящий в эмиттерной цепи дифференциального каскад Пары транзисторов первой и второй введенные, а также токостабилизирующий и третий введенный выбраны однотипными .

На чертеже представлена принципиальная схема измерительного устройства.

Измерительное устройство содержит источник опорного напряжения, состоящий из токозадающего резистора 1 и стабилитронов 2 и 3 включенных последовательно, свободный вывод стабилитрона 3 соединен с общей шиной, узел сравнения состоящий из введенных транзисторов «-б,токостабилизирующего тоанзистора 7. введенных рзисторов 8-10, эмиттерного резистора 11 и коллекторного резистора 12, причем эмиттеры транзисторов j и 5 подключены к коллектору транзистора 7 базы - к точке соединения стабилит- ронов 2 и 3 коллекторы транзисторов l и 5 соединены с выходными зажимами и соответственно с резисторами 8 и 12. Второй вывод резистора 8 подключен к точке соединения резистора 1 и стабилитрона 2, а резистора 12 к входному зажиму. Эмиттеры транзисторов 6 и 7 соединены через резисторы 10 и 11 соответственно с общей шиной. База и коллектор транзистора 6 подключены к базе -транзистора 7 и через резистор 9 общей точке резистора 2 и стабилитрона 2.

Работа схемы заключается в следующем .

Узел сравнения на транзисторах 4-7 представляет собой дифференциальную схему отключения транзисторов k и 5 с коллекторными нагрузочными резисторами 8 и 12. Для транзисторов 4 и 5 эмиттерные токи заданы источником стабильного тока на транзисторах 6 и 7. При работе такой схемы источника стабильного тока, для которой при определенных условиях, а именно при идентичности транзисторов 6 и 7 а для интегральной схемотехники при одинаковой площади транзисторов 6 и 7,и при равенстве резисторов 10 и 11, ток источника Стабильного тока, т.е. колллекторный ток транзистора 7, с большой степенью

точности не зависит от температуры. Термостабилйзация выходного напряжения измерительного устройства, снимаемого с коллекторов транзисторов и 5, усиливается вследствие того, что изменен 1е эмиттерного тока дифференциального усилителя распределяется равномерно между усилительными транзисторами и 5 создавая падения напряжений на резисторах 8 и 12 одинакового знака, следовательно, в режиме баланса дифференциального усилителя выходное напряжение измерительногр устройства практически не зависит от температуры.

При отклонении от номинального значения измеряемого напряжения, приложенного к входным зажимам - к свободному выводу резистора 2 и о&цей шине, на выходе устройства, т.е. между коллекторами транзисторов 4 и 5 .появляется разность потенциалов, ве личина и знак которого определяется величиной и знаком отклонения входного напряжения. Потенциал коллектора транзистора Ц практически не зависит от величины отклонения входного напряжения от номинального значения , При условии, что сумма выходных сопротивлений источника стабильного тока и транзистора 5 много больше сопротивления резистора 12, все изменение напряжения на входе прикладывается к коллектору транзистора 5. Следовательно, с коллекторов транзисторов t и 5 снимается все изменение измеряемого напряжения, и коэффициент передачи устройства близок к единице. Если резистор 9 сделать переменным, то можно регулировать величину тока источника стабильного тока, а значит и номинальное значение измеряемого напряжения.

Предложенное измерительное устройство позволяет снизить температурную нестабильность выходного напряжения, хорошо сопрягается с дифференциальным входом операционного усилителя , который можно использовать для усиления сигнала с выхода измерительного устройства, легко может быть выполнен на транзисторной сборке.

Формула изобретения

Измерительное устройство, содержащее .источник опорного напряжения, состоящий из последовательно соединенных токозадающего резистора и, по меньшей мере, двух стабилитронов, свободный вывод одного из которых соединен с общей шиной, узел сравнения, включающий коллекторный рези стор, токостабилизирующий транзистор эмиттер которого через эмиттерный резистор подключен к обцей шине, о тличающееся тем, что, с целью снижения температурной.нестабильности, в узел с-равнения введены три резистора и три транзистора, эмиттеры первого и второго из которы подключены к коллектору токостабилизирующего транзистора, базы - к точке соединения стабилитронов источника опорного напряжения, коллектор первого соединен с одним из выходных зажимов и через первый введенный резистор с выходом источника опорно го напряжения, коллектор второго с другим выходным зажимом и через коллекторный резистор с входным зажимом, коллектор и база третьего введенного транзистора подключены к базе токостабилизирующего транзистора и через второй введенный резистор к выходу источника опорного напряжения, эмиттер через третий введенный резистор - к общей шине. Источники информации, (принятые во внимание при экспертизе

3.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 05 F 1/56, 1978.