Электрометрический преобразователь заряда
Изобретение относится к электроизмерительной технике. Устройство содержит электрометрический усилитель 1, интегрирующий конденсатор 2, разрядный ключ 3, программируемый генератор 4 импульсов, блок 5 выборки-хранения и дифференциальный усилитель 8. Повышение точности преобразования достигается за счет введения блока 6 выборки-хранения, дифференциатора 7, дифференциального усилителя 9 и образования новых функциональных связей. 2 ил.
ÄÄSUÄÄ 1476394 А1
СОЮЗ СОБЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 R 19/00
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ. ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4055069/24-21 (22) 11.04.86 (46) 30.04.89.Бюл. Х - 16 (72) А.В.Есаулов (53) 621.317.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
I1t.1104426, кл. G О1 R 19/00, 1984.
Авторское свидетельство СССР
1It 1420537, кл. G 01 R 19/00, 1986. (54} ЗЛЕКТРОИЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЗАРЯДА (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Устройство содержит электрометрический усилитель 1, интегрирующий конденсатор 2, разрядный ключ 3, программируемый генератор 4 импульсов, блок 5 выборки-хранения и дифференциальный усилитель 8. Повышение точности преобразования достигается за счет введения блока Г> выборки-хранения, дифференциатора 7, дифференциального усилителя 9 л образования новых функциональных связей. 2 ил.
1476394
Изобретение относится к электроизмерительной. технике.
Пель изобретения — повышение точности преобразования.
На фиг.! приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие его работу.
Устройство содержит электромет- 1ð рический усилитель (ЭМУ) 1, параллельно соединенные интегрирующий конденсатор 2 и разрядный ключ 3, вклю- . ченные между инвертирующим входом и выходом ЭМУ 1, инвертирующий вход 15
ЭМУ 1 подключен к входу устройства, двуканальный программируемый генератор 4 импульсов, первый и второй блоки 5 6 выборки-хранения, дифференциатор 7, первый и второй дифференциаль- 20 ные усилители 8,9.
Вход управления генератора 4 подключен к входу "Запуск" устройства, первый выход — к входу управления ключа 3, а второй выход — к управляю- 25 щим входам блоков 5,6. К выходу ЭМУ 1 подключены входы блока 6, инвертирующий вход усилителя 9 и вход дифференциатора 7. Выход усилителя 9 соединен с выходом устройства, не- 30 инвертирующий вход — с выходом блока 6. Прямой и инвертирующий входы усилителя 8 соединены соответственно с выходом дифференциатора 7 и общей шиной устройства, а выход — с входом блока 5; выход которого соединен с неинвертирующим входом ЭМУ 1.
Электрометрический преобразователь заряда работает следующим образом. 40
После подачи питания и установле-. ния переходных процессов проводится цикл коррекции. В начале цикла выходное напряжение U, ЭМУ 1 отлично от нуля. (фиг.2г). При поступлении сигна- 45 ла на вход "Запуск" (фиг.2а) на интервале времени t „- t < происходит запуск двухканального программируемого генератора 4 импульсов. На е о первом выходе появляется сигнал высокого .уровня Ь „ (фиг.3б) на интервале времени — t . Этот сигнал поступает на вход ключа 3, происходит разряд конденсатора 2. За счет коммуtI Il тационных помех происходит наброс заряда на конденсатор 2, остаточное напряжение U„, ЭМУ 1 фиг.2r (интервал времени t ; t ),составляет десятки милливольт. После окончания импульса на первом выходе генератора 4 на его втором выходе появляется сигнал высокого уровня (фиг.2в), интервал времени t>- tq . При поступлении этого сигнала на входы управления блоков 5 6 они переходят в режим выборки. За счет тока смещения, равного сумме входного тока электрометри ческого каскада ЭМУ 1, и тока, вызванного наличием сопротивления утечки измерительной цепи и напряжением смещения ЭМУ 1, выходное напряжение .
ЭМУ 1 линейно изменяется. Выходной сигнал дифференциатора 7, пропорциональный скорости изменения выходного напряжения ЭМУ 1, поступает на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 8, имеющего коэффициент усиления Ку>) 1. Усиленный сигнал через блок 5, находящийся в режиме трансляции входного сигнала, поступает на неинвертирующий вход ЭМУ 1 и вызывает протекание тока компенсации во входной цепи, направление которого противоположно по знаку току смещения ЭМУ 1. Возникающий на выходе усилителя 8 переходной процесс имеет вид затухающих колебаний (фиг.2д). Так как коэффициент усиления усилителя 8 много больше единицы, при возникновении переходного процесса в контуре регулирования выходное напряжение U q усилителя 8 достигает максимальных значений, равных напряжению насыщения U и -U o.
Затем по мере затухания колебаний напряжение U!! приближается к установившемуся значению Б с, величина которого определяет ток компенсации.
К моменту времени t q в устройстве полностью затухает переходные процессы, блок 5 хранит величину напряжения, при котором скорость изменения выходного напряжения ЭМУ 1 определяется ошибкой статизма из-за конечности .усиления дифференциального усилителя 8 и наличия шумов в выходных напряжениях ЭМУ 1 и дифференциатора
7, В момент времени t блок 6 (фиг.2е,где U q — выходное напряжение усилителя 9) переходи в режим передачи входного сигнала. При этом на оба входа дифференциального усилителя 9 поступает остаточное напряжение U„„ которое подавляется входным каскадом усилителя 9. С момента времени t напряжение U близко к нулю и ьпределяется его напряжением
147б394 смещения нуля, электрометрический преобразователь заряда готов к пре;Ф образованию входных сигналов.
При поступлении входных сигна5 лов в виде зарядов или тока потенциал инвертирующего входа ЭГ1У 1 увеличивается (по модулю) его выходное напряжение имеет противоположный знак и также увеличивается. Так как
ЭХУ 1 имеет большой коэффициент усиления, то практически весь входной ток .протекает через интегрирующий конденсатор 2. Происходит интегрирование входного сигнала, ток смещения
ЭИУ 1 при этом скомпенсирован в предыдущем цикле коррекции.
Формула изобретения
Электрометрический преобразова-. тель заряда, содержащий электрометрический усилитель с интегрирующим конденсатором и разрядным ключом в цепи отрицательной обратной связи, инвертирующий вход электрометрического усилителя соединен с входом преобразователя заряда, первый дифференциальный усилитель, выход которого подключен к,входу первого блока выборки-хранения и программируе20
30 мый генератор импульсов, вход которого соединен с входом "Запуск" преобразователя заряда, первый выход — с управляющим входом разрядного ключа, второй выход — с управляющим входом первого блока выборки-хранения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй блок выборки-хранения, второй дифференциальный усилитель.и дифференциатор, выход электрометрического усилителя соединен с инвертирующим входом второго дифференциального усилителя непосредственно, с неинвертирующим входом второго дифференциального усилителя через второй блок выборки-хранения, а с неинвертирующим входом первого дифференциального усилителя через дифференциатор, инвертирующий вход первого дифференциального усилителя подключен к общей шине, управляющий вход второго блока выборки-хранения под-. ключен к второму выходу программируемого генератора импульсов, выход второго дифференциального усилителя подключен к выходу преобразователя заряда, выход первого блока выборкихранения соединен с неинвертируюпщм входом электрометрического усилителя.
