Электрометрический преобразователь заряда

,801448293 0 01 В 191 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ЗОБРЕТЕЕТЕЛЬСТВУ ОПИСАН у,(56) Авторское свидетельство СССР У 1208513, кл., 0 01 В 1900, 1983,Авторское свидетельство СССР У 1260862, кл. О 01 В 19/00, 1984. (54) ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЗАРЯДА(57) Изобретение может быть использовано для преобразования выходных сигналов с пьезоэлектрических датчи ков ускорений, вибраций и давлений,дарод а также для кокоомных цепей., вьппение точносванного сигналусилитель 1 эаэлектрометричетегрирующим кообратной связиного тока,блония, таймер 7,10 и 11 и аналдостижения посройство введенваны новые функ2 ил. АВТОРСКОМУ С троля параметров высо- Цель изобретения - пои хранения преобраэоУстройство содержит яда, выполненный на ском усилителе 2 с иннденсатором 3 в цепи усилитель 4 постоян слежения - хране- оптоэлектронные пары говый ключ 13, Для авленной цели в устрезистор 12 и образоциональные связи,Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьИспользовано для преобразования выходных сигналов с пьезоэлектрическихдатчиков ускорений, вибраций и давлений, а также для контроля параметров высокоомных цепей.Цель изобретения - повышение точности хранения преобразованного сигнала,На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг,2временные диаграммы, поясняющие егоработу, 15Устройство содержит усилитель за,ряда 1, включающий в себя электрометрический усилитель 2 с интегрирующим конденсатором 3 в цепи обратнойсвязи, подключенный между входом и 20выходом устройства, а также усилитель постоянного тока 4 блок 5 слежения-хранения, первый резистор 6,таймер 7, первый и второй диоды 8 и9, первую и вторую оптоэлектронные 25пары 10 и 11, второй резистор 12 ианалоговый ключ 13, выполненный,например, на полевом транзисторе илиоптроне. Оптоэлектронная пара 10включает в себя излучающий элемент 3014, например светодиод, и Фотодиод15, в качестве которого использованэмиттерный переход транзистора в Фотогальваническом режиме. Оптоэлектронная пара 11 включает в себя излу 35чающий элемент 16 и фотодиод 17 ивыполнена аналогично первой., К входу усилителя заряда 1 подключеныанод Фотодиода 15 и катод Фотодиода17, а к выходу - вход усилителя 4,Выход усилителя 4 через последовательно соединенные блок 5 слеженияхранения и резистор 6 соединен санодом диода 8 и катодом диода 9,Вход управления ключа 13 и вход запуска таймера 7 присоединен к шине"Сброс". К выходу таймера 7 подключены шина "Готовность" и вход управления блока 5 слежения-хранения, который может быть выполнен в виде последовательно соединенных аналог.о-цифрового и цифроаналогового преобразователей. Катод первого и анод второго Фотодиодов 15 и 17, первый выводрезистора 1 2 присоединен к первомувыводу ключа 13, Вторые выводы резистора 12 и ключа 13 присоединенысоответственно к общей шине и к выходу усилителя 4. Анод элемента 14 подключен к катоду диода 8, а катод - к общей шине, Катод элемента 16 подключен к аноду диода 9, а анод - к общей лине.Устройство работает следующим образом.До начала измерений (после подачи питания на схему) ключ 13 разомкнут. Выходное напряжение усилителя 1 Н,1 (фиг. а) имеет отличное от нулевого, значение и определяется величиной приведенного напряжения смещения нуля электрометрического усилителя 2. Выходной сигнал усилителя заряда 1 усиливается усилителем постоянного тока 4 в К разпричем К.1, и поступает на вхбд блока 5 слежения-хранения. Блок 5 находится " в состоянии хранения аналогового сигнала, его начальное выходное напряжение после .подачи напряжения питания и отсутствии управляющего сигнала близко нулю. В цепи резистора 6 ток практически отсутствует, После подачи команды управления на вход "Сброс" (фиг,2 б), запускается таймер 7, выходной сигнал 0 (фиг.2 в) которого переводит блок 5 в режим слежения. Начинает протекать ток в цепи резистора 6, В зависимости . от полярности выходного тока блока 5 он протекает либо через излучающий элемент 14, либо через излучающий элемент 16, В течение длительности импульса сброса ключ 13 замкнут,при этом в течение интервала времени С -1 усилитель заряда 1 охватывается нелинейной отрицательной обратной связью, элементами которой являются фотодиоды 15 и 17, конденсатор 3 быстро разряжается вследствие небольшого дифференциального сопротивления прямосмещенного сопротивления Фотодиода до уровня напряжения, при котором запираются р-и-переходы фото- диодов 15 и 17 оптопар 10 и 11, Начиная с момента времени 1 фотодиод приемник излучения, например фотодиод 17, генерирует компенсационный ток с полярностью, обратной полярности тока интегрирование которого вызвало появление текущего выходного напряжения усилителя заряда . Начиная с момента времени 1, выходное напряжение "11 усилителя заряда 1 уменьшается за счет интегрирования компенсационного тока и к моменту времени, т.е. к концу интервала вре з 144 мени С,-С,1, формируемого таймером 7, выходное напряжение У 1 усилителя заряда 1,определяется ошибкой статизма контура компенсации тока смещения и составляет доли милливольта, После окончания интервала времени, формируемого таймером 7, блок 5 переходит в режим хранения, при этом на его выходе присутствует напряжение, которое преобразуется резистором 6 в ток, протекающий через один из излучающих элементов 14 или 1 б, при этом соответствующий Аотодиод 15 или 17 генерирует компенсационный ток, полярность которого противоположна полярности тока смещения усилителя заряда, во время преобразования входных сигналов, т,е. в течение рабочей стадии функционирования устройства, В момент времени С на вход электро- метрического преобразователя заряда поступает входной сигнал Т (фиг,2 г), который интегрируется конденсатором 3. Выходное напряжение У 1 усилителя заряда 1 имеет знак, противоположный знаку входного сигнала Т . При хранении преобразованного сигнала этот режим характерен для квазистатической градуировки пьезокварцевого датчика давления) разряд конденсатора 3 происходит за счет сопротивления утечки входной цепи преобразователя из-за конечного коэффициента усиления Ко с разомкнутой петлей обратной связи электрометрического усилителя 2, а также из-за конечного сопротивления изоляции интегрирующего конденсатора 3, но не зависит от сопротивления утечки аналогового ключа 13, что повьппает точ 8293ность хранения преобразованногосигнала.Формула изобретенияЗлектрометрический преобр азователь заряда, содержащий усилительзаряда, на электрометрическом усилителе с интегрирующим конденсаторомв цепи обратной связи, вход и выходкоторого подключены соответственнок входу и выходу устройства, выходустройства через последовательновключенные усилитель. постоянноготока, блок слежения-хранения и первый резистор соединен с анодом первогоЪиода и катодоМ второго диода,таймер, вход управления которого соединен с входом управления аналогового ключа и шиной "Сброс", а выход -с входом управления блока слежения- Охранения, анод излучающего элементапервой оптоэлектронной пары соединен с катодом первого диода, а катод подключен к общей шине, катод 25 излучающего элемента второй оптоэлектронной пары соединен с анодомвторого диода, а анод подключен кобщей шине, анод фотодиода первой оптоэлектронной пары и катод фотодиода ЗО второй оптоэлектронной пары подключены к входу усилителя заряда, катодАотодиода первой оптоэлектройной пары соединен с анодом фотодиода второй оптоэлектронной пары, о т л ич а ю щ и й с я темчто,с целью ЗБповьппения точности хранения преобразованного сигнала; в него введен второй резистор, причем. катод фотодиода,первой оптоэлектронной пары .подклю О чен к выходу усилителя постоянноготока через аналоговый ключ, а к общей шине - через второй резистор.4482 ЧЭ Составитель С,Рыбинактор М.Товтин Техред А.Кравчук Корректор С.Шекмар Заказ 6843/50 Тираж 772 ВЯИИПИ Государственного комитета по изо 113035, Москва, Ж, РПодписно м при ГКНТ СССР етениям и открытушская наб., д. 4 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4