Преобразователь ток-напряжение

(и)737845 Союз Советских Соцналистинеских Республик(51)М. Кл.6 01 В 19/001 с присоединением заявки %в Госуаарственнай комитет СССР ло делам изобретений и открытий(088,8) Дата опубликования описания 05 . 06, 80(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОК-НАПРЯЖЕНИЕ 2 Изобретение относится к электроиз-.мерительной технике, а именно к измерительным преобразователям ток-напряжение, и может быть использовано висточниках напряжения и тока вустройствах для измерения параметровэлектронных приборов.Известен преобразователь ток-напряжение, использующий принцип измерения падения напряжения на образцовом резисторе, содержан(ий блок образцовых резисторов для преобразованиятока в напряжение и ключи для переключения поддиапаэонов преобразования тока (1),Недостаток известного устройствазаключается в ограниченной точностипреобразования из-эа наличия токовутечки ключей в закрытом состоянии.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому являеТсяпреобразователь ток-напряжение, содержащий повторитель выходного напряжения, выходом соединенный с выводомвыходного потенциала устройства, измерительный повТоритель напряжения,выходом соединенный с выводом измерительного потенциала устройства, и,каскады, количество которых равно числу поддиапазонов гереобразования,каждый из которйх состоит из силового ключа, соединенного входом с токо.вым входом устройства, и образцовогорезистора, первый вывод которого подключен к токовому выходу устройства . и входу повторителя выходного напря"женйя,а второй вывод через измерительный ключ - ко входу измерительного повторителя напряжения и выходу силового ключа 12). Недостаток этого преобразователязаключается в том, что токи утечкизакрытых силовых ключей каскадов невыбранных поддиапазонов полностьюпротекают на токовый выход преобразователя, минуя образцовый резисторкаскада выбранного поддиапаэона, чемвносят значительную погрешность впреобразовайие тока в напряжение, Этонакладывает жесткие требования насиловые ключи в части параметра величины тока утечки в закрытом состоянии ключа. Токи утечки силовых электронных ключей, переключающих токи,равные единицам А или сотням мА, равны, в лучшем случае, соответственнодесяткам или единицам мкА,30выходом повторителя выходного напряжения.Преобразователь ток-напряжение содержит повторитель 1 выходного напряжения, измерительный повторитель 2 напряжения, три каскада 3-5 и три формирователя 6-8 компенсирующего сигнала, по числу поддиапаэонов преобразования, Каскады 3-5 состоят иэ измерительного ключа 9 и последовательно соединенных силового ключа 10, нелинейного элемента 11 и образцово 50 55 го резистора 12, которые с другой стороны соединены между собой и подключеОны к токовому выходу 13 устройства ико входу повторителя 1 выходного напряжения. Измерительные ключи 9 каскадов 3-5 с одной стороны соединенымежду собой и подключены ко входу из 5 Цель изобретения - повышение точ-. ности преобразования путем компенсации влияния токов утечки силовых ключей.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь ток-напряжение, содвржаций повторитель выходного напряжения, выходом соединенный с выводом выходного потенциала устройства, измерительный повторитель напряжения, выходом соединенный с выводом измерительного потенциала устройства, и каскады, количество которых равно числу подцнапаэонов преобразования, каждый иэ которых состоит иэ силового ключа, соединенного входом с токовым входом устройства, и образцового резистора, 15 первый вывод которого подключен к токовому выходу устройства и входу повторителя выходного напряжения, а вто- рой вывод через измерительный ключ ко входу измерительного повторителя 20 напряжения, введены формирователи компенсирующих сигналов и нелинейные элементы, количество которых равно числу поддиапаэонов преобразования, причем формирователи компенсирующих 25 сигналов включены между выходом повторителя выходного напряжения и выходами силовых ключей каскадов, а нелинейные элементы - между выходами силовых ключей каскадов и выводов соединения упомянутых образцового резистора и измерительного ключа.При этом формирователь компенсирующего сигнала выполнен на дополнительном повторителе напряжения с ограничением выходного тока, а нелинейный элемент - на двух диодах, включенных параллельно и встречно друг другу, В другом случае нелинейный элемент выполнен из двух последовательно соединенных нелинейных элементов,40 общий вывод которых через вспомогательный резистор подключен к выходу повторителя выходного напряжения.На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя ток-напряжение; на фиг. 2 - второй вариант выполнения нелинейного элемента и его связь с мерительного повторителя 2 напряжения, а с другой стороны каждый из нихсоединен со своим выводом нелинейного элемента 11 и образцового резистора 12, Входы силовых ключей 10 каскадов 3-5 соединены между собоЯ и подключены к токовому входу 14, а выходы соединены с выходами формирователей 6-8 компенсирующего сигнала,входы которых подключены к выходу повторителя 1 выходного напряжения н выводу выходного 15 потенциала, Выходизмерительного повторителя 2 напряжения соединен с выводом измерительного 16 потенциала, Формирователи 6-8компенсирующих сигналов идентичны,и каждый из них выполнен на усилителе 17 с резистором 18 в цепи отрицательноЯ обратной связи, которыЯ работает в качестве повторителя напряжения с ограничением выходного тока.Нелинейный элемент 11 выполнен на двухдиодах 19, 20, включенных параллельнои встречно друг другудругой вариантвыполнения нелинейного элемента 11(см. фиг. 2) состоит иэ четырех диодов 21-24. Причем одна лара диодов21, 22 и другая лара диодов 23, 24включены между собой параллельно ивстречно, а пары диодов - последовательно. Общая точка соединения двухпар диодов через вспомогательный резистор 25 подключена к выходу повторителя 1 выходного напряжения,Преобразователь ток-напряжение работает следующим образом,В каскаде 3 выбранного поддиапазона одновременно открыты силовой ключ10 и измерительный ключ 9, а э каскадах 4 и 5 неэыбранных поддиапазоновключи 9 и 10 закрыты, Электрнческийток, поступающиЯ на токовый вход 14,через открытый силовой ключ 10, нелинейный элемент 11 и образцовый резистор 12 выбранного поддиапазона,проходит на токовый выход 13. Электрический потенциал образующийся на токовом выходе 13, повторяется повторителем 1 выходного напряжения и поступает на вывод выходного 15 потенциала и на входы формирователей 6-8 компенсирующих сигналов.Формирователи 7 и 8 компенсирующихсигналов поддерживают на своих выходах потенциал, равныЯ или близкий кпотенциалу, установившемуся на токовом выходе 13. Тем самым к выводу соединения силового ключа 10 и нелинейного элемента 11 каскадов 4 и 5, невыбранных поддиапаэонов измерения,приложена нулевая или близкая к нулевой разность потенциалов. Ток, проходящий через эту цепь на токовый выход13 устройства, определяется величинойсопротивления нелинейного элемента 11,который имеет значение сопротивления10 о Ом и более в режиме малых разностей потенциалов, приложенных к еговыводам. Формирователи 7 и 8 компенсирующих сигналов поддерживают на нелинейном элементе 11 разность потенциалов не более единиц мВ, определяемую нестабильностью нулевого уровняповторителей напряжения с ограничением выходного тока, на которых они выполнены. Это позволяет свести к пренебрежимо малой величине токи утечкина выход 13 в каскадах 7 и 8 невыбранных поддиапазонов измерения,формирователь 6 компенсирующегосигнала работает в режиме перегрузкии потенциал на выходе каскада 3 независит от величины компенсирующегосигнала, Ток, преобразуеьий устройст"вом в каскаде 3, протекает через нелииейный элемент 11 и образцовый 1 езистор 12 на токовый выход 13. Потенциал, образующийся на образцовом резисторе 12, через открытый измерительный ключ 9 и измерительный повторитель 2 напряжения поступает на выводизмерительного 16 потенциала устройства, Разность потенциалов, образующаяся на образцовом резисторе 12 исоответствующая величине преобразуе-мого тока, снимается межд выводамивыходного 15 и измерительного 16 потенциалов устройства.Дальнейшее уменьшение влияния неточности формирования компенсирующегосигнала на работу нелинейного элемента 11 осуществляют, выполнив его(см. фиг, 2) в виде двух последователно соединенных упомянутых нелинейныхэлементов 11, общий вывод которых через вспомогательный резистор 25 подключен к выводу выходного 15 потенциала,Такое выполнение преобразователяток-напряжение позволяет по сравнениюс известным устройством повысить точность преобразования за счет компенсации токов утечки силовых ключей иприменить в качестве последних болеепростые ключи без отбора их по величине тока утечки. формула изобретения 1. Преобразователь ток-напряжение содержащий повторитель выходного напряжения, выходом соединенный с выводом выходного потенциала устройст 1 ва, измерительный повторитель напряжения, выходом соединенный с выводом измерительного потенциала устройства,и каскады, количество которых равно- числу йоддиайазонов "преобразования,каждый иэ которых состоит из силово-го ключа, соединечного входом с тоовым входом устройства, и образцовоо резистора, первый вывод которогоодключен к токовому выходу устройства и входу повторителя выходного напряжения,.а второй вывод через измерительный ключ - ко входу измерительного повторителя напряжения, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобраэова 1.15 ния путем компенсации влияния тбковутечки силовых ключей, в него введены формирователи компенсирующих сиг.налов и нелинейные элементы, количе.ство которых равно числу поддиапазо 2 о,нов преобразования, причем Формирователи компенсирующих сигналов включены между выходом пбвторителя выходного напряжения и выходами силовыхключей каскадов, а нелинейные элементы - между выходами силовых ключейкаскадов и выводом соединения упомянутых образцового резистора и измерительного ключа.2. Преобразователь по и. 1, о т "л и ч а ю щ и й с я тем, что формирователь компенсирующих сигналов выь- ,полнен на дополнительном повторителенапряжения с ограничением выходноготока.3. Преобразователь по и. 1, о т35 л и ч а ю щ и й с я тем, что нелинейный элемент выполнен на двух дио. дах, включенных параллельно и встречно друг другу;4. Преобразователь по п. 1, о т 40 л и ч а ю щ и й с я тем,что нелинейный элемент выполнен из двух последовательно соединенных нелинейных элементов, общий вывод которых черезвспомогательный резистор подключен квыходу повторителя выходного напряженияисточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США 9 3648175,кл. 324-115, опублик. 1972,2. Патент США В 36999101,кл. 328"97, опублик.1971,7378457 Тираж 1019 ПодписноИИПИ Зака Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4