Электрометрический преобразователь заряда

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) И 1)4 001 К 19/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМ(22) (46) 51Ав11 (54) ТЕЛЬ зов с пь сюМСл УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 4034720/24-2110.03.8607.12.87. Бюл.45А.В. Есаулов621.317.7.(088.8)Авторское свидетельство СССР 5292, кл. С 0 1 К 19/00, 1985. торское свидетельство СССР 4426, кл. С 01 К 19/00, 1984. ЭЛЕКТРОИЕТРИЧЕСКИИ ПРЕОБРАЗОВА. ЗАРЯДАИзобретение может быть испольо для преобразования сигналов зоэлектрических датчиков давЗлектрометрический преобразователь заряда содержит электрометрический усилитель 1, интегрирующийконденсатор 2, разрядный ключ 3, токозадающий резистор 4, двухпозиционные переключатели 5, 11, двухполяр"ный источник 6 напряжения смещения,ограничительный резистор 7, дифференциальный усилитель 8, диоды 9, 10,потенциометр 12, шину (Ш) 13 "Сброс"начальной установки выходного напряжения преобразователя и Ш 14 выбора чполярности сигналов. Изобретение повьппает точность преобразования однократных импульсов заряда и тока,1135Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для преобразования сигналов с пьезоэлектрических датчиков давления.Цель изобретения - повышение точности преобразования однократных импульсов заряда и тока за счет исключения погрешности, обусловленной интегрированием тока смещения электро- метрического усилителя в течение времени ожидания поступления входного импульса.На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг2 - временные диаграммы сигналов на выходе устройства при отсутствии входного сигнала и при его поступлении.Преобразователь заряда содержит электрометрический усилитель 1, интегрирующий конденсатор 2, разрядный ключ 3, токозадающий резистор 4, первый двухпозиционный переключатель 5, двухполярный источник 6 напряжения смещения, ограничительный резистор 7, дифференциальный усилитель 8, первый 9 и второй 10 диоды, второй двухпозиционный переключатель 11, потенциометр 12, шину 13 "Сброс" начальной установки выходного напряжения преобразователя и шину 14 выбора полярности сигналов.К входу устройства подключены первая обкладка конденсатора 2, первый вывод ключа 3, неинвертирующий вход усилителя 1 и первый вывод резистора 4. Второй вывод токозадающего резистора 4 соединен с подвижным контактом переключателя 5, первый и вто. рой неподвижные контакты которого соединены соответственно с выходами положительного и отрицательного напряжения источника 6, между выходами источника 6 подключены также крайние выводы потенциометра 12. Выход усилителя 1 через резистор 7 соединен с инвертирующим входом усилителя 8.Катод диода 9 и анод диода 10 подключены к инвертирующему входу усилителя 8, неинвертирующий вход которого соединен со средним выводом потенциометра 12. Вторые выводы диодов 9 .и 10 соединены соответственно с первым и вторым неподвижными контактами переключателя 11. Подвижный контакт переключателя 11, вторая обкладка конденсатора 2, второй вывод ключа 3 и выход усилителя 8 подключены к вы 78562 ходу устройства. Вкод управления ключа 3 соединен с шиной 13 "Сброс" уст.- ройства, а входы управления переключателей 5 и 11 подключены к шине 146выбора полярности "игнала. Инвертирующий вход усилителя 1 соединен собщей шиной устрой"тва.Устройство работает следующим образом,В начальный момент времени междувыводами разрядного ключа 3 имеетсянекоторый уровень напряжения, обусловленный переходными процессами в1 схеме в момент подачи питающего напряжения (фиг. 2 в, интервал времени 1 -г.,). После поступления команды на шину 13 "Сброс" выходное напряжение преобразователя определяется выходным напряжением дифференциального усилителя 8. При этом, благодаря балансировке потенциометра 12,выходное напряжение преобразователяустанавливается близким к нулю. Во26 входной цепи электрометрического усилителя 1 в отсутствии входного сигнала протекает ток сдвига, определяемый величиной выходного напряженияисточника 6 напряжения смещения ивеличиной резистора 4. Ток сдвигапревышает ток смещения нуля усилителя 1, поэтому последний находитсяв насыщенном состоянии, а полярностьего выходного напряжения определяется35выбором полярности входного сигнала.При поступлении входного сигнала,например воздействии на вход электрометрического преобразователя электрического заряда с выхода пьезоэлек.4, трического датчика нагружаемогоимпульсом Р ударного давления(фиг. 2 а, в течение интервала времени С-С ), во входной цепи преобразователя протекает ток 1 (фиг,2 б).Выходное напряжени электрометрического усилителя 1 меняет полярность,при этом один из диодов 9 или 10,который находится в проводящем состоянии, запирается (другой при этомотключен переключателем 11) и дифференциальный усилитель 8 функционирует с разомкнутой обратной связью.Его коэффициент усиления К значительно больше единицы, поэтому весьвходной ток протекает через конденсатор 2 обратной связи, а выходноенапряжение преобразователя пропорцио.нально величине Ц входного элекВхтрического заряда3Я Вк 1Цв, ,с) 13578 Формула где С - величина емкости конденсатора 2. 5Так как Е 1, то погрешность преобразования устройства определяется неидеальностью входного каскада усилителя 1, нелинейностью коэффициента10 усиления и инерционностью усилительных звеньев. Длительность интервала времени с,-ена диаграмме (фиг. 26). т.е. интервала ожидания прихода преобразуемого сигнала практически не15 ограничена, так как ошибка измерения, вызванная интегрированием тока смещения электрометрического усилителя, не накапливается,Таким образом, предлагаемое устройство повышает точность преобразого вания однократных импульсных сигналов тока и заряда. изобретения Злектрометрический преобразователь заряда, содержащий электрометрический усилитель, выход которого подключен к первому выводу ограничительного резистора, вход преобразователя соединен с первой обкладкой интегрирующего конденсатора, первыми выводами токозадающего резистора и разрядного ключа, к второй обкладке интегрирующего конденсатора подключены выход преобразователя и второй вывод разрядного ключа, вход управления кото 56 4 рого соединен с шиной "Сброс" преобразователя, два диода, двухполярный источник напряжения смешения, к выходам которого подключены крайние вы. воды потенциометра, первый двухпозиционный переключатель и дифференциальный усилитель, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования однократ.ных импульсов заряда и тока, в неговведен второй двухпозиционный пе"реключатель, подвижный контакт которого соединен с выходом преобразователя, а первый и второй неподвижныеконтакты подключены к аноду первогои катоду второго диодов соответственно, неинвертирующий вход электрометрического усилителя соединен с входом преобразователя, а инвертирующийвход - с общей шиной, катод первогои анод второго диодов объединены иподключены к инвертирующему входудифференциального усилителя и второму выводу ограничительного резистора,неинвертирующий вход дифференциального усилителя подключен к среднемувыводу потенциометра, а выход - к выходу преобразователя, подвижный контакт первого двухпозиционного переключателя соединен с вторым выводомтокоэадающего резистора, неподвижныеконтакты подключены к выходам двухполярного источника напряжения смещения, управляющие входы первого ивторого двухпозиционных переключателей соединены с шиной выбора полярности,1357856 Составитель С. РыбинРедактор О. Головач Техред А,Кравчук Корре Шароши Подпа СССР н ыт д, 4/5 а Ужгород, ул, Проектна оизводственно-полиграфи риятие о Заказ 5994/45 ВНИИПИ и 113035Тираж 730Государственного коми елам изобретений и от осква, Ж, Раушская