Устройство для коррекции тока смещения электрометрического преобразователя заряда

(51)5 О 01 Б 19 И ОБРЕТ ПИ ЛЬСТВУ ТОРСНСМУ СССР1984.СР1916.ТОКАПРЕОБкож лект я марении. 5 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМПРЬ ГННТ СССР(57) Изобретение относитсяроиэмерительной технике и мбыть использовано для измере лых токов и зарядов, Цель изобрете.ния - повышение точности. Устройствосодержит дифференциатор 1, блоки Эи 5 слежения-хранения, усилитель 4постоянного тока, блок 8 управления,Введение блока 2 определения текущего среднего значения, управляемогоделителя 6 напряжения и управляемогогенератора 7 тока обеспечивает уменьшение остаточного тока смещения доуровня десятых долей процента от величины начального тока смещения контролируемого з)(ектрического преобразователя, что повышает точность измеИзобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для измерения малых токов и заряда.Цель изобретения - повьшгение точности коррекции.На фиг. приведена Функциональная схема устройства; на фиг,2 и 3 - Функциональные схемы дифференциатора и блока управления соответственно; на Фиг,4 - схема подключения устройства к электрометрическому преобразователю заряда для осуществления коррекции тока смещения последнего; на Фиг.5 - временные диаграммы работы блоков устройства.Устройство содержит дифференциатор 1, блок 2 определения текущего среднего значения, первый блок 3 сле жения-хранения, усилитель 4 постоянного тока, второй блок 5 слежения-хранения, управляемый делитель 6 нап" ряжения, управляемый генератор 7 тока, блок 8 управления. 25Вход дифференциатора 1 подключен к входу устройства, а выход - через блок 2 к входу блока 3 и инвертирующему входу усилителя 4, неинвертирующий вход которого соединен с инверсным выходом блока 3. Выход усилителя 4 подключен к выходу устройства через последовательно соединенные блок 5, делитель 6 и генератор 7. К первому выходу блока 8 подключены вход начальной установки дифференци атора 1 и выход "Сброс" устройства, к второму выходу - вход управления блока 3, к третьему выходу - вход управления блока 5, к четвертому вы ходу - вход управления делителя 6, к пятому выходу - выход "Готовность" устройства, вход запуска блока 8 под" ключен к входу "Запуск" устройства.Дифференциатор 1 содержит опера ционный усилитель 9, резисторы 10 и 11, дифференцирующий конденсатор 12, аналоговый переключатель 13. Блок 8 управления содержит распределитель 14 импульсов, генератор 15, элемент . НЕ 16, элемент И 17, Л-триггер 18, элемент 19 задержки.. В дифференциаторе 1 между инвертирующим входом операционного усилителя 9 и его выходом включен резистор 11. Вход дифференциатора 1 и инвертирую.55 щий вход операционного усилителя 9 соединены через последовательно включенные.кондеггсатор 12, резистор 10 и нормально замкнутый контакт иереклЮчателя 13, Выход операционного усилителя 9 подключен к выходу дифференциатора 1, Вывод нормально разомкнутогоконтакта переключателя 13 и неинвертирующий вход операционного усилителя9 соединены с общей шиной. Управляющий вход переключателя 13 подключенк входу начальной установки дифференциатора 1.В блоке 8 управления вход элемента НЕ 16, Я-вход Л-триггера 18 иБ-вход распределителя 14 подключенык входу запуска блока 8. Выходы генератора 15, элемента НЕ 16 и выходЛ-триггера 18 соответственно присоединены к входам элемента И 17, к выходу которого подключен С-вход распределителя 14. Первый, второй и третийвыходы распределителя 14 подключенысоответственно к первому, второму итретьему выходам блока 8, К четвертому выходу блока 8 присоединены четвертый выход распределителя 14,С-вход Л-триггера 18 и вход элемента19 задержки. Л-вход Л-триггера 18подключен к общей шине. К пятому выходу блока 8 присоединен выход элемента19.Для проведения коррекции тока смещения электрометрического преобразователя 20 заряда (фиг.4) к его входуподключен выход предлагаемого устройства 21, а к выходу " вход устройства 21, Вход начальной установкиэлектрометрического преобразователя20 заряда подключен к выходу "Сброс"устройства 21.Устройство работает следующим образом,В момент времени Ф, на вход "Запуск" поступает сигнал высокого уровня (Фиг,5 а), В течение действия команды запуска на выходе элемента НЕ16 присутствует сигнал низкого уровняи импульсы с выхода генератора 15 непоступают на выход элемента И 17, После прохождения команды запуска ипоступления с выхода генератора 15тактового импульса в момент времени1 на выходе элемента И 17 появляется та 1 товьгй импульс, а на первом выходе распределителя 14 импульсов - сигнал высокого уровня (фиг,5 б), которыйудерживается в течение периода тактовых импульсов генератора 15, На выходе "Сброс" устройства и входе начальной установки дифференциатора 1ПОЯВЛЯЕТСЯ СПГЦ)ЭЛ ВЫСОКОГО УТЪОВЦЯ который поступает ца вход начальной установки электрометрического преобразователя 20. Одновременно происхо 5 дит установка цачаль)ых условий дифференциатора 1; его выходное напряжение уменьшается до уровня напряжения смещения нуля Операционного усилителя 9 (фиг,5 е, .интервал времени ; -З . При поступлении второго импульса с выхода Генератора 15 на втором выходе распределителя 14 появляется сигнал высокого уровня(фиг.5 в), которьй поступает на второй выход блока 8. В течение интервала времени Ф, -Ф, ца вход управления блока 3 слежения-хранения поступает сигнал высокого уровня, блок 3 переходит в режим слежения, на его выходе появляется проинвертированное и отфильтрованное Выходное напряжение дифферецциатора 1, пропорциональное текущему среднему значению тока смещения электрометрического преоб разователя 20. В момент времени блок 3 слежения-хранения переходит в режим хранения, а на третьем выходе распределителя 14 появляется сигнал высокого уровня (фиг.5 г), поступающий О на вход управления блока 5 слежения- хранения, На выходе блока 5 появляется усиленная разность выходного напряжения блока 2 определения текущего среднего значения и выходного нап 35 ряжения блока 3 слежения-хранения, Так как усилитель имеет коэффициент усиления по напряжению К) 1, то благодаря глубокой отрицательной обратной связи по току выходное напряжение блока 2 стремится к уровню напряжения на неинвертируюнем входе усилителя 4, т.е. результирующий входной . ток электрометрического преобразователя 20 стремится к уровню, Равному 45 начальному току смещения и противо,положному ему по знаку. Б течение интервала времени т-; Выходное напряжение дифференциатора 1 изменяет знак и становится равным по величине нап О ряжению, пропорциональному начальному току смещения с погрешностью, составляющими которой являются погрешность хранения сигнала блоком 3 и погрешность, обусловленная неидеаль)Э ностью усилителя 4. Нри поступлении очередного импульс с генератора 15 в момент времени ф,. напряжение на)третьем выходе распределителя 14 прицимает низкий уровень, а на четвертом выходе - высокий уровець, соответственцо, ца четвертом выходе блока 8 также появляется сигнал высокого уровня, 11 о переднему фронту этого импульса 1-триггер 18 возвращается в исходное состояние, на его выходе появляется сигнал низкого уровня, который блокирует поступление тактовых импульсов генератора 15 на тактовый С-вход распределителя 14, Сигнал высокого уровня поступает на вход управления делителя 6 напряжения и в момент времени 1 его коэффициент передачи уменьшается в два раза, Так как выходное напряжение делителя 6 поступает на вход управляемого генератора 7 тока, то его Выходной ток также уменьшается в два раза и становится равным начальному току смещения электрометрического преобразователя 20 с погрешностью, определяемой погрешностью хранения сигнала управления блока 5 и ошибкой статизма контура регулирования во время работы блока 5 в режиме слежения, Сигнал высокого уровня, поступающий с четвертого выхода распределителя 14 через интервал времени, равный времени задержки Г элемента 19, появляется на выходе "Готовность" устройства (фиг, 5 д). С момента времени 1 разрешается6проведение измерений. Начиная с момента времени 1 , блок 5 переходит в режим хранения, а дрейф выходного напряжения электрометрического преобразователя 20 определяется вариациями его напряжения смещения и остаточным входным током смещения. Так как погрешность блоков 3 и 5 слежения-хранения не превышает десятых долей процента, а величина напряжения смещения нуля усилителя 4 постоянного тока не превышает единиц милливольт, то величина остаточного тока не превышает десятых долей процента от величины начального тока смещения,Формула изобретения устройство для коррекции тока смещения электрометрического преобразователя заряда, содержащее дифференциатор, вход которого соединен с входом устройства, первый блок слежения- хранения, Вход и выход которого соединены с инвертирукщим и неицвертирующим входами усилителя постоянноготока, а вход управления подключен к второму выходу блока управления, первый вход которого соединен с выходом "Сброс" устройства, второй блок слежения-хранения, о т л и ч а ю щ е е 5 с я тем, что, с целью повыщения точности, в него введены блок определения текущего среднего значения, управляемый делитель напряжения и управО ляемый генератор тока, причем вход блока определения текущего среднего значения подключен к выходу ди- ференциатора, а выход - к входу первого блока слежения-хранения, выход которого выполнен инверсным, выход усилителя постоянного тока через последовательно соединенные второй блокслежения-хранения, управляемый делитель напряжения и управляемый генератор тока подключен к выходу устройства, первый выход блока управления подключен к входу начальной установки диФференциатора, третий, четвертый и пятый выходы подключены соответственно к входу управления второго блока слежения-хранения, входууправления управляемого делителя напряжения и выходу "Готовность" устройства, а вход подключен к входу Запуск" устройства.