Измерительное устройство

.П.Иишацев и А,В.Романов Рязанский радиотехнический институт Заявите 54 ) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВ тельное устроиство,чины и знака накоэффициент пере" 1Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве устройства для измерения величины и знака напряжения в системах автоматического регулирования, в част" ности в компенсационных стабилизаорах постоянного напряжения.Известно устройство, предназначенное для измерения величины и знака напряжения, содержащее резистивный узел сравнения, представляющий собой 10 делитель измеряемого напряжения, источник опорного напряжения, включающий опорный стабилйтрон с токо" задающим сопротивлением 1.1 3.Недостатком такого устройства является то, что коэффициент пере" дачи его по напряжению меньше единицы, который в первом приближении равен коэффициенту передачи делителя.Известно измеридля измерения велипряжения, имеющее дачи по напряжению близкий к едини"це, содержащее источник опорногонапряжения, узел сравнения измеряемого напряжения, состоящий из последо-:вательно включенных стабилитрона ирезистора 1 2 1,.Задание номинального режима рабо-,ты большинства стабилитронов требуетобеспечения тока стабилизации, поменьшей мере, порядка единиц миллиамперов, исключение составляют ионныеэлектровакуумные приборы коронногоразряда, применение которых не всегда возможно, вследствие чего мощностьпотребляемая узлом сравнения, дости"гает значительной величины для устройств такого рода, в особенностипри измерении высоких и повышенныхнапряжений,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому изобретениюявлвется измерительное устройство,содержащее источник опорного напряжения, состоящий из последовательно98948соединенных токозадаещего резистора и, по меньшей мере, двух стабилитронов, свободный вывод одного из которых соединен с общей шиной, узел сравнения, включающий коллекторный реэйстор, токостабилиэирующий транзистор, эмиттер которого через эмиттерный резистор подключен к общей шине (3 1.Коэффициент передачи такого уст О ройства близок к единице вследствие того, что токостабилизирующий транзистор в нижнем плече делителя узла сравнения представляет собой источник тока с большим динамическим сопротив лением. Недостатком устройства является повышенная температурная нестабильность тока источника тока, а следовательно и выходного напряжения устройства, обусловленные зависи мостью параметров и характеристик транзистора от температуры.Цель изобретения " снижение температурной нестабильности выходного напряжения измерительного устройства, 5Эта цель достигается тем, что в измерительное устройство, содержащее источник опорного напряжения, состоящий из последовательно соединенных токозадающего резистора и, по меньшей мере, двух стабилитронов, свободный вывод одного из которых соединен с общей шиной, узел сравнения, включающий коллекторный резистор, токо- стабилизирующий транзистор, эмиттер которого через эмиттерный резистор подключен к общей шине, в узел сравнения вводят три резистора и три транзистора, эмиттеры первого и второго из которых подключены к коллек 40 тору токостабилизирующего транзистора, базы - к точке соединения стабилитронов источника опорного напряжения, коллектор первого соединен с одним из выходных зажимов и45 через первый введенный резистор с выходом источника опорного напряже ния, коллектор второго с другим выходным зажимом и через коллекторный резистор с входным зажимом, коллектор и база третьего введенного транзистора подключены к базе токостабилизирующего транзистора и через второй введенный резистор к выходу источника опорного напряжения, эмиттер через третий введенный резисторк общей шине.Первый и второй введенные транзисторы включены по схеме дифферен 6 4циального усилителя, раэностный сигнал на входе которого отсутствует. На токостабилизирующем и .третьем введенном транзисторах построен источник стабильного тока, стоящий в эмиттерной цепи дифференциального каскада.Пары транзисторов первой и второйвведенные, а также токостабилизирующий и третий введенный выбраны однотипными.На чертеже представлена принципиальная схема измерительного устройства.Измерительное устройство содержит источник опорного напряжения,состоящий из токозадающего резистора 1 и стабилитронов 2 и 3, включенных последовательно, свободный выводстабилитрона 3 соединен с общей шиной, узел сравнения состоящий из введенных транзисторов 4-6,токостабили"зирующего транзистора 7, введенных резисторов 8-10, эмиттерного резистора11 и коллекторного резистора 12, причем эмиттеры транзисторов 4 и 5 подключены к коллектору транзистора 7,базы - к точке соединения стабилитронов 2 и 3, коллекторы транзисторов4 и 5 соединены с выходными зажимамии соответственно с резисторами 8 и12. Второй вывод резистора 8 подключен к точке соединения резистора 1и стабилитрона 2, а резистора 12к входному зажиму. Эжиттеры транзисторов 6 и 7 соединены через резисторы 10 и 11 соответственно с общейшиной. База и коллектор транзистора6 подключены к базе .транзистора 7 ичерез резистор 9 к общей точке резистора 2 и стабилитрона 2.Работа схемы заключается в следующем,Узел сравнения на транзисторах4-7 представляет собой дифференциальную схему отключения транзисторов 4и 5 с коллекторными нагрузочными резисторами 8 и 12. Для транзисторов4 и 5 эмиттерные токи заданы источником стабильного тока на транзисторах 6 и 7. При работе такой схемыисточника стабильного тока, для которой при определенных условиях, аименно при идентичности транзисторовб и 7, а для интегральной схемотехники при одинаковой площади транзисторов 6 и 7,и при равенстве резисторов 1 О и 11, ток источника стабильного тока, т.е. колллекторный токтранзистора 7, с большой степенью5 9894точности не зависит от температуры,Термостабилиэация выходного напряжения измерительного устройства,. снимаемого с коллекторов транзисторов4 и 5 усиливается вследствие того,что изменение эмиттерного тока диФференциального усилителя распределяется равномерно между усилительнымитранзисторами 4 и 5, создавая паде- .ния напряжений на резисторах 8 и 12 водинакового знака, следовательно, врежиме баланса диФФеренциального усилителя выходное напряжение измерительного устройства практически независит от температуры, 5При отклонении от номинальногозначения измеряемого напряжения, приложенного к входным зажимам - к свободному выводу резистора 2 и общейшине, на выходе устройства, т.е. 2 емежду коллекторами транзисторов 4 и 5,.появляется разность потенциалов, ве-личина и знак которого определяетсявеличиной и знаком отклонения вход,ного напряжения. Потенциал коллекто-,25ра транзистора 4 практически не зависит от величины отклонения входногонапряжения от номинального значения .При условии, что сумма выходных сопротивлений источника стабильного тока зои транзистора 5 много больше сопротивления резистора 12, все.изменениенапряжения на входе прикладывается к.коллектору транзистора 5. Следовательно, с коллекторов транзисторов4 и 5 снимается все изменение измеряемого напряжения, и коэФФициент передачи устройства близок к единице.Если резистор 9 сделать переменным,то можно регулировать величину токаистоцника стабильного тока, а значити номинальное значение измеряемогонапряжения,Предложенное измерительное уст"ройство позволяет снизить температур нуо нестабильность выходного напряжения, хорово сопрягается с диФФе-ренциальным входам операционного усилителя, который можно использоватьдля усиления сигнала с выхода изме 86 6рительного устройства, легко можетбыть выполнен на транзисторной сбор"ке,Формула изобретенияИзмерительное устройство, содержащее,истоцник опорного напряжения,состоящий из последовательно соединенных токозадающего резистора и,по меньшей мере, двух стабилитронов,свободный вывод одного иэ которыхсоединен с общей виной, узел сравнения, вклюцающий коллекторный рези-,стор, токостабилиэирующий транзистор,эмиттер которого через эмиттерныйрезистор подключен к общей шине, о тл и ч а ю щ е е с я темчто, сцелью снижения температурной неста.бильности, в узел оравнения введенытри резистора и три транзистора,эмиттеры первого и второго из которыхподключены к коллектору токостабилизирующего транзистора, базы - кточке соединения стабилитронов источника опорного напряжения, коллекторпервого соединен с одним из выходныхзажимов и через первый введенныйрезистор с выходом источника опорного напряжения, коллектор второгос другим выходным зажимом и черезколлекторный резистор с входным за-.жимом, коллектор и база третьего введенного транзистора подключены кбазе токостабилиэирующего транзистора и через второй введенный резистор к выходу источника опорного напряжения, эмиттер через третий вве"денный резистор - к общей шине.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Техницеская кибернетика, Подред. В. В. Солодовникова. Кн. 1,М "Энергия", 1973, с. 75,2. Грейвер Е. С. Ключевые ста"билизаторы напряжения постоянноготока, М., нСвяэьфф, 1970, с.47.3. Авторское свидетельство СССРУ 626432, кл. С 05 Г 1/56, 1978.илиал ППП "йатент", г, Ужгород, ул. Проектна Тираж 708 НИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауба чева Корректор К, Коста Подписн омитета ССС открытий кая наб., д