Преобразователь ток-напряжение

( (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ "ТОК-НАПРЯЖЕ ете ной нения выходов ча и формирова сигнала, а вто резистора подк устройства и в ного напряже соединения н вого вывода об дого каскада ч подключен ко в торителя напряНедостатком пера теля являет цовых рвзис тельные ключи,снижают точностЦелью изобреаение точностиуменьщения количцепей, подключазисторам. стигается тем,ок-напряжение,выходного иаоставленная цель тооде преащий зователвторит Изобр ние относится к электроизмеритель технике, а именно к изме-,рительным преобраэователям,ток-напряжение", и может быть использованов источниках напряжения и тока в устройствах для измерения параметровэлектронных приборов,Наиболее близок к предлагаемомупреобразователь "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 преобразования, каждый из которых состоит иэ силовогоключа, соединенного входом с токовымвходом устройства, формирователя компенсирующего сигнала, образцового резистора и нелинейного элемента, кото-.рый включен между первым выводом образцового резистора и выводом соедиупомянутых силового клю теля компенсирующего рой выход образцового лючен к токовому выходу ходу повторителя выходния. Кроме того, вывод елинейного элемента иразцового резистора кажерез измерительный ключ ходу измерительного пов жения Г 11известного преобразов то, что к цепям образ- в подключены измеритоки утечки которых ь преобразования.тения является повыпреобраэования путем ества вспомогательныхемых к образцовым ре871082 4ря 2Я второй каскад 4 первого младшего поддиапазона преобразования, предпоследний каскад 5 предпоследнего младшего поддиапазона преобразования, последний каскад 6 самого младшего поддиапазона преобразования, и управляемый делитель 7 напряжения. Каскады 3,4, 5 и 6 состоят из формирователя 8 компенсирующего сигнала и последовательно соединенных силового ключа 9, нелинейного элемента 10 и образцового резистора 11. При этом входы силовых. ключей 9 каскадов 3 - 6 соединены между собой и подключены к токовому входу 12 устройства, а выходы соответственно в каждом каскаде соединены с выходами формирователей компенсирующего сигнала 8 и через нелинейные элементы 1 О - с первыми выводами образцовых резисторов 11.Второй вывод резистора 11 первого каскада самого старшего поддиапазона преобразования подключен к токовому выходу 13 устройства и входуповторителя выходного напряжения 1, выход которого соединен с выводом 14 выходного потенциала и первым входом управляемого делителя 7 напряжения. Второй вывод резистора 11 второго каскада 4 первого младшего поддиапазона преобразования соединен с выводом соединения первого вывода резистора 11 с нелинейным элементом О первого каскада 3 самого старшего поддиапазона преобразования. Аналогично, второй вывод резистора 11 каждого последующего каскада следующего младшего поддиапазона преобразования соединен с выводом соединения первого вывода резистора 11 с нелинейным элементом 1,0 предыдущего каскада предшествующего старшего поддиапазона преобразования.Вывод соединения первого вывода резистора 11 с нелинейным элементом 10 поспеднего каскада 6 самого младшего поддиапазона преобразоваыия соединен со входом измерительного повторителя напряжения 2, выход которого соединен с выводом 15 измерительного потенциала, сс вторым входом управ 25 входом формирователя компенсирующегосигнала 8 последнего каскада 6. Делитель 7 выходом 16 соединен со входом пряжения, выходом соединенный с вы- Преобразователь "ток-напряжение водом выходного потенциала преобра- содержит повторитель выходного нап зователя, измерительный повторитель жения 1, измерительный повторитель напряжения, выходом соединенный с вы- напряжения, первый каскад 3 самого водом измерительного потенциала пре ,старшего поддиапазона преобразовани образователя, и каскады 1 количествокоторых равно числу поддиапазоновпреобразования, каждый из которых состоит из силового ключа, соеуненноговходом с токовым входом преобразователя, формирователя компенсирующегосигнала, образцового резистора и нелинейного элемента, который включенмежду первым выводом образцового резистора и нелинейного элемента, который включен между первым выводом образцового резистора и выводом соединения выходов упомянутых силового ключа и формирователя компенсирующегосигнала, а второй вывод образцовогорезистора только одного первого каскада самого старшего поддиапазона пре.образования подключен к токовому выходу устройства и входу повторителявыходного напряжения, введен управляемый делитель напряжения, которыйпервым входом соединен с выходом повторителя выходного напряжения, вторымвходом соединен с выходом измерительного повторителя напряжения и входом30формирователя компенсирующего сигналапоследнего каскада самого младшегоподдиапазона преобразования, а входкаждого формирователя компенсирующего сигнала остальных каскадов соединен с одним из выходов управляемогоделителя напряжения, причем вывод образцового резистора второго каскадапервого младшего поддиапазона преобразования соединен с выводом соединения первого вывода образцового резистора с нелинейным элементом первого каскада самого старшего поддиапаэона преобразования, а второй выводрбразцового резистора каждого последующего каскада следующего младшего 45поддиапазона преобразования соединенс выводом соединения первого выводаобразцового резистора с нелинейнымэлементом предыдущего каскада предшествующего старшего поддиапазона преобразования. При этом вывод соединения первого вывода образцового резистора с нелинейным элементом последнего каскада самого младшего поддиапазонапреобразования,соединен со входом 55 ляемого делителя напряжения 7 и со измерительного повторителя напряжения.На чертеже представлена схема преобразователя,871082 б фоРмиРователя компенси юру щего сигнала задания и нестабильностью поддержа 8 каскада 3, выхо ом 17 "со входом ния напряжения на выходах 17 и 18 упформирователя компенсиирующего сигнала равляемого делителя напряжения.8 каскада 4, а выхо ом 18 -д - со входом Ток, проходящий через нелинейные формирователя компенси рующего сигна-элементы 10 в цепь образцовых резисла 8 каскада 5. торов 11 и далее на токовый выход 3формирователь 8 выполнен налнен на уси" устроиства, не зависит от зыачений лителе 19 с езисто ом токов утечки силовых ключей 9 касрицательной обратной связи кр " язи, которыи кадов 4-6 невыбранных поддиапазонов, работает в качестве повтовторнтеля на- О а определяется значением сопротивле"пряжения с ог аничр ничением выходного то- ния нелинейного элемента 10, достика. Нелинейный элемент 10 выполнен на гающего значений 1 О ОфОм и более двух диодах 21 и 22 вклюв д, включенных па- в режиме малых разностей потенциалов, раллельно и встречно друг другу. приложенных к его выводам. Таким об"Преоб азовательр ель ток-напряжение 5 разом, нижний предел диапазона преПработает следующим об азом.дующим разом. образования ограничивается лишь тоВ каска е 3д 3 выбранного поддиапазо"., ком утечки через нелинейные элементына открыт силовой ключ 9 а в каска- :10 каскадов 4 - 6 невыбранных поддиадах 4-6 невыбранных по апазондди азонов си- пазонов, который не превышает единиц ловые ключи закрыты. Электрический ток, 20 нА при приложенной к нелинейным элечпоступающии на токовый вход 12, через ментам разности потенциалов в несколь" открытый силовой ключ 9, нелинейный ко мВ, и входными токами повторителя элемент 10 и образцовый резистор 1 . выходного напряженияи измеритель- каскада 3 выбранного поддиапазона про- ного повторителя напряжения 2, сумходит на токовый выход 13. Электри маркая величина которых значительно ческий потенциал, образующийся на то- меньше одного нА. ковом выходе, повторяется повторите- Ввиду того, что формирователь ком" лем выходного напряжения 1 и посту- пенсирующего сигнала 8 каскада 3 выбпает на вывод выходного потенциала 14 раиного поддиапазона преобразования и первый вход управляемого делителя щ при открытом силовом ключе 9 не влиянапряжения 7. ет на работу устройства, на первом выЭлектрический потенциал, образую- ходе 16 управляемого делителя напрящийся на выводе соединения первого вы- жения 7 может устанавливаться любой вода резистора 11 с нелинейным элемен- промежуточный потенциал в диапазоне том 10 каскада 3 через образцовые ре- з потенциалов, поступающих на входы дезисторы 9 каскадов 4-6 и измеритель- лителя. При этом формирователь компенный повторитель напряжения 2 посту- сирующего сигнала 8 каскада 3 работает пает на вывод измерительного потен- в режиме перегрузки. циала 15, вход формирователя компен- При выборе других поддиапазонов сирующего сигнала 8 каскада 6 и на преобразователь работает аналогично, второй вход управляемого делителя на- с той лишь разницей, что преобразуепряжения 7. мый ток протекает как через образцоВ том случае, когда выбранным под- вый резистор 11 каскада выбранного диапазоном является каскад 3, управ- поддиапазона так и черет к и через резисторы ляемый делитель напряжения 7 на своих 11 каскадов всех старших, о о45выходах 17 и 1,8 подцерживает потек- нию к выбранному, поддиапазонов прециал, равный потенциалу, поступающе- образования. Кроме того, управляемый. му на его второй вход. При этом в кас- делитель напряжения 7 устанавливает кадах 4-6 невыбранных поддиапазонов потенциал равный потенциал3 потенциалу, посту- формирователи компенсирующего сигнала пающему на его второй вхо а50х д, на тех 8 поддерживают на нелинейных элемен- своих выходах, которые соединены со тах 10 разность потенциалов не более входами формирователей компенсирую- единиц мВ, опреДелЯемУю нестабильно- щего сигнала всех последующих касстью нулевого уровня повторителей на- кадов младших, но отношению к выбранпряжения с ограничением выходного то- ному, поддиапазонов преобразования, ка, на которых они выполнены, неста- ф а на тех своих выходах, которые соедибильностью нулевого уровня измеритель" иены со входами формирователейкомпенного повторителя напряжения 2, а для сирующего сигнала всех предыдущих каскаскадов 4 и 5 - еще и неточностью кадов старших, по отношению к выбран87108 20 ному, поддиапазонов преобразования,управляемый делитель напряжения устанавливает потенциалы, равные потенциалам на первых выводах соответствующих образцовйх резисторов этих каскадов, которые образуются от протекания через них преобразуемого тока.Например, если в каскаде 4 выбранного поддиапазона открыт силовой ключ9, то в каскадах 3, 5 и 6 невыбранных 10поддиапазонов силовые ключи закрыты.Преобразуемый ток протекает через резисторы 11 каскада 4 выбранного поддиапазона преобразования и каскада 3старшего, по отношению к выбранному, 15поддиапазона преобразования. На выходе 18 управляемого делителя напряжения 7, который соединен со входом.формирователя компенсирующего сигнала 8 последующего каскада 5 младшего, по отношению к выбранному, поддиапазона преобразования, устанавливается потенциал, равный потенциалу,поступающему на второй вход управляемого делителя напряжения 7. На выходе 16 делителя 7, который соединенсо входом формирователя компенсирующего сигнала 8 предыдущего каскада 3младшего, по отношению к выбранному,поддиапазона преобразователя, устанавливается потенциал, равный потенциалу на первом выводе резистора 11каскада 3, который образуется на этомрезисторе от протекания через негопреобразуемого тока.Ввиду того, что формирователь компенсирующего сигнала 8 каскада 4 выбранного поддиапазона преобразованияпри открытом силовом ключе 9 не влияетна работу устройства, на выходе 17управляемого делителя напряжения 7 мо 4 Ржет устанавливаться любой промежуточный потенциал в диапазоне потенциалов,поступающих иа его входы.Введение в преобразователь токнапряжение" управляемого делителя напряжения позволяет уменьшить количество вспомогательных цепей, подключаемых к образцовым резисторам, т.е.уменьшить примерно в два раза суммарное значение токов утечки этих цепей, 50и тем самым повысить точность преобразования,формула изобретенияПреобразователь "ток-напряжение",содержащий повторитель выходного напряжения, выходом соедийенный с выводом выходного потенциала преобразователя, измерительный повторитель напря 28жения, выходом соединенный с выводом измерительного потенциала преобразователя, и каскады, количество которых равно числу поддиапазонов преобразования, каждый из которых состоитиз силового ключа, соединенного входом стоковым входом преобразователя, формирователя компенсирующего сигнала,образцового резистора и нелинейного элемента,который включен между первым выводом образцового резистора и выводом соединения выходом упомянутых силового ключа и формирователя компенсирующегосигнала, а второй вывод образцовогорезистора только одного первого каскада самого старшего поддиапаэона преобразования подключен к токовому выходу устройства и входу повторителявыходного напряжения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше ния точности преобразования, в неговведен управляемый делитель напряжения, который первым входом соединен свыходом повторителя выходного напряжения, вторым входом соединен с выходом измерительного повторителя напряжения и входом формирователя ком- .пенсирующего сигнала последнего каскада самого младшего поддиапазонапреобразования, а вход каждого формирователя компенсирующего сигнала остальных каскадов соединен с одним извыходом управляемого делителя напряжения, причем вывод образцового резистора второго каскада первого младшего поддиапазона преобразования соединен с выводом соединения первого вывода образцового резистора с нелинейным элементом первого каскада самогостаршего поддиапазона преобразования,а второй вывод образцового резисторакаждого последующего каскада следующего младшего поддиапазона преобразования соединен с выводом соединения первого вывода образцового резистора с нелинейным элементом предыдущего каскада предшествующего старшего поддиапазона преобразования, приэтом вывод соединения первого выводаобразцового резистора с нелинейнымэлементом последнего каскада самогомладшего поддиапазона преобразованиясоединен с входом измерительного повторителя напряжения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2437785/18-21,кл. 6 01 В 19/00, 1977 (прототип 1"Патент", г. Узцород, ул. Ироектиая ивл Заказ 842 871082 Тирам 73 Подписное