Масштабный измерительный преобразователь

Сфвз Советских Социалистических Республик(51)М, Кл,2 6 01 В 19/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) МАСШТАБНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к устройствам электрометрии и предназначенодля обнаружения и измерения слабыхнапряжений и токов, биоэлектрических 5потенциалов, а также может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях и системах централизованного контроля и управления.Известно устройство аналогичного 10назначения, в котором использованамостовая схема с параллельным включением неСкольких активных элементов, например транзисторов 1.Недостатками известного устройства являются недостаточная точностьи низкое значение входного сопротивления,Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретениюявляется масштабный измерительныйпреобразователь, выполненный в видечетырехплечевого моста, два смежныхг 1 леча которого образованы двумя группами по и ) 2 транзисторов в каждой,два других смежных плеча образованырезисторами, в одну из диагоналейМоста включен источник питания, а вдругую диагональ моста подключенывыходные выводы преобразователя, при- З(1 чем в каждой из групп транзисторовколлекторы соединены с соответствующим выходным выводом преобразователяи между собой непосредственно, эмиттеры соединены в общую точку черезиндивидуальные эмиттерные резисторы,базы всех транзисторов, кроме первого, соединены между собой непосредственно, а база первого транзисторасвязана с соответствующим входнымвыводом преобразователя 2),Недостатком известного масштабногоизмерительного преобразователя является низкий коэффициент. усиленияпри требуемом абсолютном значениидрейфа выходного. напряжения,Цель изббретения - повышение коэффициента усиления при сохраненииабсолютного значения дрейфа выходного напряжения.Поставленная цель достигаетсятем, что в каждой из групп транзисторов к эмиттеру первого транзистораподключены базы последующих транзисторов, а в эмиттерных цепях всехтранзисторов группы последовательновключен дополнительный резистор,На чертеже показана принципиальнаяэлектрическая схема масштабного из 742807мерительного преобразователя, выполнЕнная согласно данному изобретению,например на биполярных транзисторахр"п-р типа.устройство может быть построенои на транзисторах другого типа проводимости, а также на униполярных транзисторах и других аналогичных активных элементах.Масштабный измерительный преобразователь содержит группу по и 2транзисторов 1, 2, 3 4 одногоплеча четырехплечевого моста; группупо и 2 транзисторов 5 р б, 7,. 8другого плеча четырехплечевога моста,"рЕэисторы 9, 10, двух других смежныхплеч четырехплечевого моста; индивидуальные эмиттерные резисторы 11, 12,13 у а а в р 1 4 однОй группы транзистОров уИндивидуальные эмиттерные резисторы15, 16, 17 18 другой группытранзисторов; дополнительные резистОры 19, 20; источник 21 входногосйгнала; выходные выводы 22, 23 преобразователя; источник 24 питания.Масштабный измерительный преобразователь работает следующим образом,Полезный входной сигнал от источника 21 входного сигнала поступаетна базы транзисторов 1 и 5, усилива-ется и выделяется на резисторах 9,10, и индивидуальных эмиттерных резистсах 11, 15 выбранных из условияФормирования на них сигнала близкого(кЬазиравного) входному:Ъ ="ю= "8 (1)где О , -падение напряжения соответственно на резисторах 11, 15,Условис (11 позволяет обеспечитьна базах группы последующих транзисторов 2, 3 4 и 6, 7,8сигнал, близкий к входному.Этот сигнал усиливается каждымтранзистором, выделяется и суммиру-,ется на резисторах 9, 10.Результирующий коэффициент преобраэования каждой из групп транзисторов определяе"ся выражениемКоу.= К + К+ К + + К,К 02 = К 5 + Кб + к 7 Кбгде К , Кд - результирующие коэффициенты преобразованиякаждой иэ групп транзисторов;К;К;Кз в , коэффициенты преобразования соответствующихтранзисторов,При появлении дестабилизирующеговоздействия механизм компенсации егов предлагаемом масштабном иэмерительноМ преобразователе осуществляетсяследующим образом.Например,при повышении температурыувеличиваются обратные токи коллекторов, что вызывает падение напряженияна резисторах 19 и 20, которое пропорционально сумме нестабильностейтранзисторов каждой из групп. Это напряжение поступает на базы соответственно транзисторов 1 и 5 с обратным знаком, Формирует в соответствиис вьражением (1) напряжение на резисторах 11, 15, далее компенсирует вызванный температурой рост коллектор"ных токов обычным образом, возвращаярежимы транзисторов к исходным.Величчна падения напряжения нарезисторах 19 и 20 пропорциональна. сумме приращений токов транзисторовкаждой из групп и, по крайней мере,в и раз превышает соответствующеевоздействие любого одного транзистора,Таким образом, по дестабилизирующему воздействию в предлагаемом пре(5 обраэователе осуществляется глубокая 100 отрицательная обратнаясвязь, охватывающая все транзисторыкаждой из групп.Подавление дестабилизирующегоЩ воздействия происходит без снижениякоэффициента преобразования предлагаемого преобразователя.По полезному входному сигналуотрицательной обратной связью охват чены лишь транзисторы 1 и 5 с помощью резисторов соответственно 11,19 и 15, 20, Падение напряжений нарезисторах 11, 15 попадают на входыоютальных транзисторов, в ссответствии с выражением (1), как полезныевходные их сигналы, усиливаются ивыделяется на нагрузке.Некоторсе изменение усиления транзисторов 1 и 5 за счет влияния отрицательной обратной связи по входномусигналу практически не оказывает заметного влияния на результирующийкоэффициент преобразования преобразователя, поскольку составляет лишь1/п последнего.4 Поэтому уже при значениях и510его влиянием можно пренебречь.Кроме того, такое выполнение масштабного измерительного преобразователя обеспечивает высокое значение еговходного сопротивления,Экспериментальная проверка преобразователя показала (для трех образцов) следующие результаты:Результирующийкоэффициентпреобразования 2600 2480 2750Входное сопротивление (кОм) 620 760 810Дрейф, приведенный кс входу (мкВ) 2 3,5 4,55 Таким образом, предлагаемый масштабный измерительный преобразовательобеспечивает повн ение коэффициентаусиления при сохранении абсолютногозначения,црейфа выходного напряжения,що поэтому он может найти широкое применение в технике.Формула и э обретенияМасштабньй измерительный преобразователь, выполненный в виде четырех742807 Заказ 3611/ 01 одписное Тир ИИПИ атент, г. Ужгород, ул. Проектная Фили ал 11 плечевого моста, два смежных плечакоторого образованы двумя группамипо и2 транзисторов в каждой, двадругих смежных плеча образованы резисторами, в одну из диагоналей мсста включен источник питания, а вдругую диагональ мсста подключенывыходные выводы преобразователя, причем в каждой из групп транзисторовколлекторы соединены с состветствукцим выходным выводом преобразователяи между ссбой непосредственно, эмиттеры соединены в обцую точку черезиндивидуальные эмиттерные резисторы,базы всех транзисторсв, креме первого, соединены ежду собой непосредственно, а база первого транзисторасвязана с ссстветствуюшим входнымвыводом преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения коэффициента уиления присохранении абсолютного значения выходного напряжения, в каждой изгрупп транзисторов к эмиттеру первого. транзистора подключены базы последующих транзисторов, а и эмиттерных цепях всех транзисторов группыпоследовательно включен дополнительный резисторе10 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Конев Ю.И. Параллельное включение кристаллических триодов. Сб.Полупроводниковые приборы и их применение. Под ред, Федотова, вып. 1,1956, с. 402-432, рис. 12.2, Патент США У 3477031,кл. 330-30 опублик. 1967 (прототип) .