Электрометрический преобразователь заряда

(51) 4 С 01 К 19/О ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ. ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,К АВТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВУ СССР1984.СР1986,РАЗОВАектро(54) ЗЛЕКТРОИЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОТЕЛЬ ЗАРЯДА(57) Изобретение относится к измерительной технике. Устройствосодержит электрометрический усилитель 1, интегрирующий конденсатор 2,разрядный ключ 3, программируемыйгенератор 4 импульсов, блок 5 выборки-хранения и дифференциальный усилитель 8. Повышение точности преобразования достигается за счет введения блока 6 выборки-хранения, дифференциатора , дифференциального усилителя 9 л образования новых функциональных связей. 2 ил.Изобретение относится к электроизмерительной технике.Пель изобретения - повышение точности преобразования.На фиг. приведена функциональная схема устройства; на фиг.2временные диаграммы, поясняющие егоработу.Устройство содержит электрометрический усилитель (ЭМУ) 1, параллельно соединенные интегрирующий конденсатор 2 и разрядный ключ 3, вклю- .ченные между инвертирующим входом ивыходом ЭМУ 1, инвертируищий вход 15ЭМУ 1 подключен к входу устройства,двуканальный программируемый генератор 4 импульсов, первый и второй блоки 5,6 выборки-хранения, дифференциатор 7, первый и второй дифференциальные усилители 8,9,Вход управления генератора 4 подключен к входу "Запуск" устройства,первый выход - к входу управленияклича 3, а второй выход - к управляющим входам блоков 5,6. К выходу ЭМУ 1подключены входы блока 6, инвертируищий вход усилителя 9 и вход дифференциатора 7. Выход усилителя 9соединен с выходом устройства, неинвертируищий вход - с выходом блока 6. Прямой и инвертирующий входыусилителя 8 соединены соответственнос выходом дифференциатора 7 и общейшиной устройства, а выход - с входомблока 5; выход которого соединен снеинвертируищим входом ЭМУ 1,Электрометрический преобразователь заряда работает следующим образом. 40После подачи питания и установле-.ния переходных процессов проводитсяцикл коррекции. В начале цикла выходное напряжение Б, ЭМУ 1 отлично отнуля, (фиг.2 г). При поступлении сигнала на вход "Запуск" (фиг.2 а) на интервале времени С - Спроисходитзапуск двухканального программируемого генератора 4 импульсов. На егопервом выходе появляется сигнал высокого .уровня Ь . (фиг.3 б) на интервале времени- , Этот сигнал поступает на вход клича 3, происходитразряд конденсатора 2. За счет комму 1 1тационных помех происходит набросзаряда на конденсатор 2,остаточноенапряжение Б, ЭМУ 1 фиг.2 г (интервал времени Т - й),составляет десятки милливольт. После окончания импульса на первом выходе генератора 4на его втором выходе появляется сигнал высокого уровня (фиг.2 в), интервал времени з-. При поступленииэтого сигнала на входы управленияблоков 5,6 они переходят в режим выборки. За счет тока смещения, равного сумме входного тока электрометрического каскада ЭМУ 1, и тока, вызванного наличием сопротивления утечки измерительной цепи и напряжениемсмещения ЭМУ 1, выходное напряжение .ЭМУ 1 линейно изменяется. Выходнойсигнал дифференциатора 7, пропорциональный скорости изменения выходногонапряжения ЭМУ 1, поступает на неинвертируищий вход дифференциальногоусилителя 8, имеющего коэффициентусиления Куя) 1. Усиленный сигналчерез блок 5, находящийся в режиметрансляции входного сигнала, поступает на неинвертирующий вход ЭМУ 1и вызывает протекание тока компенсации во входной цепи, направление которого противоположно по знаку токусмещения ЭМУ 1. Возникающий на выходе усилителя 8 переходной процессимеет вид затухающих колебаний(фиг.2 д). Так как коэффициент усиления усилителя 8 много больше единицы, при возникновении переходногопроцесса в контуре регулирования выходное напряжение Пусилителя 8достигает максимальных значений, равных напряжению насыщения Б, и -Б о.Затем по мере затухания колебанийнапряжение Бприближается к установившемуся значении Б с, величинакоторого определяет ток компенсации.К моменту времени 1в устройствеполностью затухает переходные процессы, блок 5 хранит величину напряжения, при котором скорость изменениявыходного напряжения ЭМУ 1 определяется ошибкой статизма из-за конечности усиления дифференциального усилителя 8 и наличия шумов в выходныхнапряжениях ЭМУ 1 и дифференциатора7, В момент времени Т блок 6(фиг.2 е,гдез - выходное напряжение усилителя 9) переходит в режимпередачи входного сигнала, При этомна оба входа дифференциального усилителя 9 поступает остаточное напряжение Б которое подавляется входным каскадом усилителя 9. С моментавремени Снапряжение П близко кнулю и ьпределяется его напряжением147 б 394смещения нуля, электрометрический преобразователь заряда готов к пре;Ф образованию входных сигналов.При поступлении входных сигна"5 лов в виде зарядов или тока потенциал инвертирующего входа ЭГ 1 У 1 увеличивается (по модулю) его выходное напряжение имеет противоположныйзнак и также увеличивается. Так как ЭХУ 1 имеет большой коэффициент усиления, то практически весь входной ток .протекает через интегрирующий .конденсатор 2. Происходит интегрирование входного сигнала, ток смещения ЭИУ 1 при этом скомпенсирован в предыдущем цикле коррекции. Формула изобретения Электрометрический преобразова-. тель заряда, содержащий электрометрический усилитель с интегрирующим конденсатором и разрядным ключом в цепи отрицательной обратной связи, инвертирующий вход электрометрического усилителя соединен с входом преобразователя заряда, первый дифференциальный усилитель, выход которого подключен к,входу первого блока выборки-хранения и программируе 202530 мый генератор импульсов, вход которого соединен с входом "Запуск" преобразователя заряда, первый выход - суправляющим входом разрядного ключа,второй выход - с управляющим входомпервого блока выборки-хранения, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности, в неговведены второй блок выборки-хранения,второй дифференциальный усилитель.идифференциатор, выход электрометрического усилителя соединен с инвертирующим входом второго дифференциального усилителя непосредственно, снеинвертирующим входом второго дифференциального усилителя через второй блок выборки-хранения, а с неинвертирующим входом первого дифференциального усилителя через дифференциатор, инвертирующий вход первого дифференциального усилителя подключен к общей шине, управляющий входвторого блока выборки-хранения под-.ключен к второму выходу программируемого генератора импульсов, выходвторого дифференциального усилителяподключен к выходу преобразователязаряда, выход первого блока выборкихранения соединен с неинвертируюпщмвходом электрометрического усилителя.