Устройство для коррекции тока смещения электрометрического преобразователя заряда

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения малых токов и зарядов. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит дифференциатор 1, блоки 3 и 5 слежения-хранения, усилитель 4 постоянного тока, блок 8 управления. Введение блока 2 определения текущего среднего значения, управляемого делителя 6 напряжения и управляемого генератора 7 тока обеспечивает уменьшение остаточного тока смещения до уровня десятых долей процента от величины начального тока смещения контролируемого электрического преобразователя, что повышает точность измерений. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 G 01 R 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСНСМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flPVã ГННТ СССР

1 (21 ) 4194593/24-21 (22) 16.02.87 (46) 07,02.99. Вюл, N 5 (72) А.В. Есаулов (53) 621,317.7 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1208513, кл. 0 01 R 19/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Р 1476394, кл. G 01 Б 19/00, 1916, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРРЕКЦИИ ТОКА

СМЕЩЕНИЯ. ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЗАРЯДА (57) Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано для измерения ма„„SU„„ÏÍ 519 А1

2 лых токов и зарядов, Цель изобретения — повышение точности. Устройство содержит дифференциатор 1, блоки 3 и 5 слежения-хранения, усилитель 4 постоянного тока, блок 8 управления, Введение блока 2 определения текущего среднего значения, управляемого делителя 6 напряжения и управляемого генератора 7 тока обеспечивает уменьшение остаточного тока смещения до уровня десятых долей процента от величины начального тока смещения контролируемого электрического преобразователя, что повышает точность измерений. 5 ил.

1541519

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения малых токов и заряда.

Цель изобретения — повышение точности коррекции.

На фиг.1 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- 20 жения-хранения, усилитель 4 постоянного тока, второй блок 5 слежения-хранения, управляемый делитель 6 нап" ряжения, управляемый генератор 7 тока, блок 8 управления. . 25

Вход 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 инверс- 0 ным 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- 40 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- 45 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, D-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.конденсатор 12, резистор 10 и нормально замкнутый контакт èåðåêëÞчателя 13. Выход операционного усилителя 9 подключен к выходу дифференциатора 1, Вывод нормально разомкнутого контакта переключателя 13 и НрННВертирующий вход операционного усилителя

9 соединены с общей шиной. Управляющий вход переключателя 13 подключен к входу начальной установки дифференциатора 1.

В блоке 8 управления вход элемента ИЕ 16, Я-вход D-триггера 18 и

R-вход распределителя 14 подключены к входу запуска блока 8. Выходы генератора 15, элемента HF. 16 и выход

Л-триггера 18 соответственно присоединены к входам элемента И 17, к выходу которого подключен С-вход распределителя 14. Первый, второй и третий выходы распределителя 14 подключены соответственно к первому, второму и третьему- выходам блока 8, К четвертому выходу блока 8 присоединены четвертый выход распределителя 14, С-вход.D-триггера 18 и вход элемента

19 задержки. D-вход Л-триггера 18 подключен к общей шине. К пятому выходу блока 8 присоединен выход элемента

19.

Для проведения коррекции тока смещения электрометрического преобразователя 20 заряда (фиг.4) к его входу подключен выход предлагаемого устройства 21, а к выходу - вход устройства 21, Вход начальной установки электрометрического преобразователя

20 заряда подключен к выходу "Сброс" устройства 21.

Устройство работает следующим образом, В момент времени t, на вход "8aпуск11 поступает сигнал высокого уровня (фиг,5а), В течение действия команды запуска на выходе элемента НЕ

16 присутствует сигнал низкого уровня и импульсы с выхода генератора 15 не поступают на выход элемента И 17. После прохождения команды запуска и поступления с выхода генератора 15 тактового импульса в момент времени

1 на выходе элемента И 17 появляется та1 товый импульс, а на первом выходе распределителя 14 импульсов — сигнал высокого уровня (фиг.5б), который удерживается в течение периода тактовых импульсов генератора 15, На выходе "Сброс" устройства и входе начальной установки дифференциатора 1

154151 9 появляется сигнэл Высокого YT)oBHH который поступает на вход начальной установки электрометрического преобразователя 20. Одновременно происхо5 дит ус1ановка начальных условий дифференциатора 1: его выходное напряжение уменьшаечся до уровня напряжения смещения нуля операционного усилителя 9 (фиг.5е,.интервал време1 ни ; - З . При поступлении второго импульса с выхода ". åíåðëòoðà 15 на втором выходе распределителя 14 появляется сигнал высокого уровня

° (фиг.5в}, которь и поступает на второй выход блока 8. В теченне интервала времени, -, на 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 дифференциатора 1, пропорциональное текущему среднему значению тока смещения электрометрического преобразователя 20. В момент времени блок 3 слежения-хранения переходит в режим хранения, а на третьем выходе распределителя 14 появляется сигнал высокого уровня (фиг.5г), поступающий gp на вход управления блока 5 слеженияхранения, На выходе блока 5 появляется усиленная разность выходного напряжения блока 2 определения текущего среднего значения и выходного нап35 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 неинвертируюц ем 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 „- ; выходное напряжение дифференциатора 1 изменяет знак и становится равным по величине нап- 5О 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 импульса с генератора 15 в момент времени . напряжение на

5 третьем выходе Распределителя 14 принимает низкий уровень, а на четвертом выходе — высокий уровень, соответственно, на четвертом выходе блока 8 также появляется сигнал высокого уровня. Ilo 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 t 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 i > элемента 19, появляется на выходе "Готовность" устройства (фиг.

5д). С момента времени t разрешается ( проведение измерений. Начиная с момента времени t, 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 слеженияхранения, вход и выход которого соединены с инвертирующпм и неинвертирующим входами усилителя постоянного

154I5l9 тока, 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 е5 с я тем, что, с целью повыщения точности, в него введены блок определения текущего среднего значения, управляемый делитель напряжения и управ-10 ляемый генератор тока, причем вход блока определения текущего среднего значения подключен к выходу дифференциатора, а выход — к входу первого блока слежения-хранения, выход которого выполнен инверсным, выход усилителя постоянного тока через последовательно соединенные второй блок слежения-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, входу управления управляемого делителя напряжения и выходу "Готовность" устройства, а вход подключен к входу "3aпуск" устройства.

1541519

Миуск

hmafнесть д

Составитель С, Рыбин

Редактор И. Шулла Техред М.Дидык Корректор С. Шекмар

Заказ 277 Тиразк 553 Подписное

ВНИИПИ Государстве.шого комитета но изобретениям и открытиям лри ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101