Устройство для измерения отношения двух электрических напряжений

Совэ СоветснмкСоцмапмстмчеснмаРеспубпмн ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 18,09.78 (21) 2664419/18-21с присоединением заявки Рй 2664418/18-21ве делам взабратеннй н отарцтнйДата опубликования описания 25.12.80 Л. И. Русин, Г, Н, Соколова, А. А, Шленский, Т. С. Емельянова и Е. А. Кожухова у фЖ,1 Ф Государственный ордена Октябрьской Революпиинаучноисследовательский и проектный институт редкометаллической п омышленности "Ги дметф(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ ДВУХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙИзобретение относится к электроизмерительной технике, но может быть использовано в системах автоматики и вычислительной техники, где требуется осущест,влять сравнение двух напряжений постояк 5 ного или переменного токов,Известно устройство для измерения отношения двух электрических напряжений, содержащее двухзвенный реэистивный де 1 О литель, крайние выводы которого подключены к источнику первого напряжения, и измеритель тока, включенный вместе с источником второго напряжения между одним из крайних и средним выводами15 реэистивного делителя. Искомое отношение двухнапряжений соответствует в устройстве отношению сопротивления одного из резисторов к сопротивлению всего делителя при нулевом токе через измеритель тока 1.Недостаток известного устройства заключается в необходимости подбора сопротивлений резисторов делителя и расчетнсь 2го определения отношения сопротивлений. Указанные обстоятельства обусловливают значительные затраты времени на осу. ществление измерений.Наиболее близкое предлагаемому устройство для измерения двух электрических напряжений. содержит многозвенный резистивный делитель, включенный между выводами источника первого напряжения, и измеритель тока, включенный последовательно с источником второго напряжения,соединенным с источником первого напряжения, В состав устройства входит также коммутатор, установленный между промежуточными выводами резистивного делителя и измерителем тока, Искомое отношение двух напряжений соответствует в устройстве положению (состоянию) коммутатора в условиях отсутствия тока через измеритель тока 2 ).Недостаток известного устройства связан с наличием в его составе коммутатора и необходимостью выбора состояния последнего в процессе установки нулевь22 фслучае показан вариант реализации устройства с фоточувствительной Р- И-Рструктурой 1. В случае же использования-р-д структуры все фотодиоды должныбыть включены в противоположном направлении. Контакт 7 изображен на схемев виде шины, индексами ц и М обозначены соответственно контакты 5 и 6, аиндексами д, 8, ,-1, 2, И,-1 точки соединения мекду соседними резисторами, заменяющими слой 2структуры 1,Устройство работает следующим образом.Предположим, что сопротивление резисторов, заменяющих слой 4 структуры 1,настолько велико (слой 4 в структуре1 имеет меньшую проводимость в сравнении с проводимостью слоев 3 и 2),что токами утечки между соседними цепочками встречно включенных фотодиодовможно пренебречь. Тогда указанные резисторы при рассмотрении работы устройства можно не принимать во вниманиетак же, как и резисторы, которые заменяют слой 3, поскольку последние эакорочены контактом 7. Кроме того, пустькаждая цепочка из двух встречно включенных фотодиодов имеет идеальную характеристику переключения, т.е. при любомнапряжении, отличном от нуля, через цепочку протекает ток 1обратносмещенного фотодиода (темновымгоком фотодиодов пренебрегаем), а при нуле напряжения ток через цепочку отсутствует.Тогда напряжение Г источника 10равномерно распределяется на резисторахзаменяющих спой 2 структуры 1, такимобразом, что в какой-либо точке 1 устанавливается напряжение относительноточки с 3 Ев соответствии с выражениемГ = Е - (1)причем 1 может принимать значение отД до МОчевидно, что при любом значениинапряжения Е источника 11 на цепочке резисторов, заменяющих . слой 2структуры 1, всегда найдется точка 7напряжение на которой относительно точки С равноЕс 1 -Е 2 (2)Следовательно, на цепочке фотодиьдов, включенных между точкой 1 и контактом 7, установится напряжение, равное нулю ( полагаем, что па ден ие на пряжения на измерителе 8 тока входит взначение напряжения), На всех ос 3 78 98го тока через измеритель тока, что отрицательно сказывается на общем быстродействииЦель изобретенйя - повышение быстродействия измерительного устройства.5Указанная цель достигается тем, чтов устройство для измерения отношениядвух электрических напряжений, содержащее многозвенный резистивный делитель,включенный между выводами источника 16первого напряжения, и измеритель тока,включенный последовательно с источником,второго напряжения, соединенным с источником первого напряжения, введены фоточувствительная р- д -р (и-р- И) структура15и облучающий ее источник света, причемупомянутый многозвенный резистивныйделитель выполнен в виде одного из коайних слоев фоточувствительной р-И-р(И -р-И) структуры, другой крайний слой2 Окоторой подключен к выводу измерителятока.Кроме того, в качестве источника света использован светодиод, совмещенныйс поверхностью фоточувствительной р- И-р( И -р- И ) структуры.25На фиг.1 представлена функциональнаясхема предлагаемого устройства для измерения отношения двух электрическихнапряжений на фиг.2 - то же, с раскрыЗОтой эквивалентной схемой замещения фоточувствительной р- И -р ( б -Р- И ) струк. туры.Устройство содержит фоточувствительную р- б -р ( И -РИ ) структуру 1 .( фиг, 1)состоящую иэ слоев 2 и 3 одного тира;проводимости, разделенных слоем 4 другого типа и меньшей проводимости, причем слой 2 (резистивный слой) снабженпо краям контактами 5 и 6, а спой 3 распределенным контактом 7.В состав устройства входят также измеритель 8 тока. и источник 9 света, облучающий фоточувствительную р - И.-р( И -р- й ) структуру 1. Источник 10 первого напряжения включен между контакта.ми, 5 и 6 резистивного слоя 2 структуры 1, а источник второго напряжения11 установлен между выводом измерителя8 тока и контактом 7 слоя 3.ЯНа фиг,2 сохранены те же цифровыепозиции составных блоков устройства.Рядами из Й последовательно соединенных резисторов заменены слои 2, 3 и 4структуры 1, а переходы между слоями2 и 3, а также 3 и 4 заменены фотодиодами, включенными между точками соеди,нения резисторов в каждой цепочке встречно по отношению друг к другу. В данном7 789822 в ваде одного иэ крайних слоев фоточувствительной р-й -р (Ф-р-Л ) структуры, другой крайний слой которой подключен к выводу измерителя тока. 2. Устройство по п.1, о т л и ч аю а е е с я тем, что в качестве источ ника света использован светодиод, совмещенный с поверхностью фоточувствительной р ) -р (-р-й ) структуры. 8Источники ийформацик,принятые во внимание при экспертизе1. Жилинскас Р,-П.П, Измерятелиотношения и их применение в радиоиэмеу рительной технике, М., Советское радио1975, с.10-11, рис.2.1.2, Жилинскас Р.-П.П. Иэмервтелиотношения и их применение в радионзмерительной технике. М., "Советское радио",1975, с.11, рнс. 2.2.. Маковская Техред Н. Бабурка Корректор Н.Швыдка дак За иал ППП Р Патент, г,Ужгород, ул. Проектная, 4 9028/41 ТирВНИИПИ Государстпо делам изобре 113035, Москва, Ж 3 ж 1019 Подписинного комитета СССРений и открытий5, Раушская наб., а. 4/5