CS208889B1 - Zapojení proudového převodníku - Google Patents

Description

(54) Zapojení proudového převodníku

Vynález se týká zapojení proudového převodníku, užitého zejména u tří - elektrodových zapojení v chemické inatrumentaci, například při snímání potenciodynamických křivek pomocí potenciostatu.

Průtokem proudu i_v vzniká na odporu R_g úbytek napětí Zlu, tzv. plovoucí potenciál daný rozdílem nesymetrických potenciálů těchto bodů vůči zemi, t.j. u = u_a - u^, přičemž nelze tento úbytek běžným měřícím přístrojem, kupř. elektronkovým voltmetrem, nebo souřadnicovým zapisovačem měřit, nebol by byl alespoň jeden z měrných bodů uzemněn přes vstupní svorky použitého přístroje. Tato situace často vzniká při chemické instrumentaci tzv. tří elektrodových zapojení u polarografických a potenciostatických analytických metod. Typický případ nastává při měření potenciodywamických voltampérových křivek pomocí potenciostatu a při jejich zápisu souřadnicovým zapisovačem. Při stávajícím zapojení potenciostatu vstupní chybové napětí e na vstupu potenciostatu vybudí úměrný výstupní proud i_v, tekoucí přes odpor R_g a pomocnou platinovou elektrodu ke vzorku v leptací buňce. Příslušné změny procházejícího proudu i_v elektrolytem udržují konstantní potenciál mezi vzorkem a referenční kalomelovou elektrodou. Potenciál referenční elektrody, přiváděný současně na vstup s lineárně proměnným napětím Ur (t) z generátoru, vytvoří jejich rozdíl, čili budící chybové napětí kterému je pak úměrný výstupní proud i_v. Při grafickém záznamu voltampérových křivek zkoumaného vzorku je nutno použít koordinétový zapisovač, přičemž do vstupu X se zavádí napětí Ur (t) referenčního zdroje a současně do vstupu Y úbytek napětí^u na odporu R_g daný průtokem proudu i_y. Požadavky na použité měřicí přístroje v této instrumentaci jsou zřejmé. Použitý souřadnicový zapisovač nebo jiné měřicí přístroje jako elektronkový milivoltmetr nebo liniový zapisovač a podobně, musí mít nejen vysoký vstupní odpor, ale i vysoké svodové odpory vstupů proti zemi, aby nevznikly chyby v důsledku ztrátových svodových proudů. Vstupní svorky souřadnicového zapisovače i jiných měřicích přístrojů nesmí být uzemněny, nebol v opačném případě je správná funkce potenoiostatu znemožněna.

Užívání proudového převodníku, který je sestaven z diskrétních součástek nebo monolitických integrovaných obvodů bipolérního typu není ideální, protože je nutno kompenzovat chybu, vzniklou vstupním klidovým proudem, který u bipolérních tranzistorů není nepodstatný. Z téhož důvodu je nutno volit vstupní obvodové děliče s malými hodnotami, čímž vzniká přídavné chyba v důsledku zatěžovacích proudů na snímacím odporu R . Tyto chyby měření je pak nutno kompenzovat daláími přídavnými obvody operačního zesilovače, takže zapojení takového převodníku je dosti složité, jeho nulování a nastavení příslušných korekcí je poměrně pracné.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení proudového převodníku podle předmětného vynálezu. Proudový převodník je užit s výhodou u tří-elektrodových zapojení v chemické instrumentaci, například při snímání potenciodynamických křivek pomocí potenciostatu, kde se snímá plovoucí potenciál, vznikající na snímacím odporu R_g připojeným monolitickým operačním zesilovačem s předřazenou dvojicí přechodových FET0 o vysokém stupni odporu, který je zapojen jako hybridní diferenční operační zesilovač. Podstata vynálezu spočívá v tom, že vstupní obvodové odpory R diferenčního operačního zesilovače jsou připojeny v měrných bodech a, b ku snímacímu odporu R_g, přičemž platí, že R_g<CR a zpětnovazební odpor nR invertujíciho vstupu a svodový odpor nR neinvertujícího vstupu diferenčního operačního zesilovače jsou stejné velikosti a násobek η = 1 nebo^ 1. Podle dalšího význaku je výstupní napětí Uj diferenčního operačního zesilovače, které je již nesymetrické vůči zemi na nízké impedanci a je zapojeno na první vstupní svorku souřadnicového zapisovače, přičemž druhé vstupní svorka souřadnicového zapisovače je současně připojena k výstupu rampového generátoru referenčního nspětí Ur = f (t).

Zapojení proudového převodníku podle vynálezu umožňuje spolehlivé a bezchybné snímání úbytku napětí na odporu Rs. Zařízení podle uvedeného vynálezu sestává pouze z jednoho monolitického operačního zesilovače s předřazenou dvojicí přechodových FETů (MOSFETů) ό vysokém vstupním odporu R_vst = 10 o, zapojených jako diferenční zesilovač, který převádí diferenci^u na výstupní nesymetrické napětí proti zemi na nízké impedanci, takže na jeho výstup lze již připojit různé měřicí přístroje o nízké vstupní impedanci nebo použít souřadnicový zapisovač, jehož vstupní svorky mají společnou zem. To jsou podstatné výhody zapojení podle vynálezu, přičemž zapojení je jednoduché a nezatížené dodatečnými chybami, nebol obvodové odpory děličů lze volit o vysokých ohmických hodnotách, takže snímací odpor

R není dodatečně zatěžován obvodovými proudy. Jednoduchým zapojením proudového převodníku 3 lze u tří-elektrodových zapojení používat tuzemské měřící přístroje i souřadnicové zapiso3 a nahradit tak při vysoké kvalitě záznamu drahé zahraniční přístroje.

Příkladné provedení zapojení podle vynálezu je na obr., na kterém je zakresleno zapojení potenciostatu vč. proudového převodníku a souřadnicového zapisovače. ·

Zapojení proudového převodníku podle vynálezu bylo použito v sestavě potenciostatu 1 pro selektivní leptání metalografických výbrusů, kterým se snímá plovoucí potenciostat, vznikající na odporu R_g a sestávající z hybridního operačního zesilovače s předřazenou dvojicí přechodových FETů o vysokém vstupním odporu, zapojeného jako diferenční opergČ ní zesilovač j), jehož nesymetrické výstupní napětí u^ je připojeno na první vstupní svorku γ souřadnicového zapisovače 8. Funkční čést potenciostatu tvoří galvanická cela 4 sestávající k kalomelové referenční elektrody 6, zkoušeného vzorku J a pomocné platinové elektrody £, přičemž vstupní chybové napětídLe vzniká v součtovém bodě S jako rozdíl potenciálu kalomelové elektrody 6 a přiváděného výstupního napětí z rampového generátoru 2. Tento chybový potenciál vybuzuje úměrný výstupní proud i přiváděný do platinové elektrody 2 a který je měřen na snímacím odporu R_g jako plovoucí potenciálVstupní obvodové odpory R diferenčního operačního zesilovače J jsou připojeny v měrných bodech a a b k tomuto snímacímu odporu R_g, přičemž platí, že R a zpětnovazební odpor nR invertujícího vstupu a svodový odpor nR neinvertujícího vstupu diferenčního zesilovače jsou stejné velikosti a násobek η = 1 neboli. Výstupní napětí Uj diferenčního operačního zesilovače 2 j^e zapojen na první vstupní svorku Y souřadnicového zapisovače 8, přičemž druhé vstupní svorka X souřadnicového zapisovače 8 je současně připojena k výstupu rampového generátoru £ referenčního napětí.

Úbytek^u působí jako diferenční napětí na vstupu tohoto užitého hybridního monolitického integrovaného diferenčního operačního zesilovače Q o vysokém vstupním odporu >19

R - 10 .o, za nímž následuje bipolérní operační zesilovač typu MAA 700, jehož výstupní napětí jj-j, nesymetrické vůči zemi, je již na nízké impendanci zavedeno na první vstupní svorku Y zapisovače 8. Na druhou vstupní svorku X zapisovače 8 se přivádí referenční napětí Ur (t) z rampového generátoru 2.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. -Zapojení proudového převodníku pro snímání potenciodynamických křivek pomocí potenciostatu snímáním plovoucího potenciálu vznikajícího ne snímacím odporu připojeným monolitickým operačním zesilovačem s předřazenou dvojicí přechodových FETů o vysokém vstupním odporu, který je zapojen jako hybridní diferenční operační zesilovač vyznačený t í.m , že vstupní obvodové odpory (R) diferenčního zesilovače (9) jsou připojeny v měrných bodech snímacímu odporu (Rg), přičemž platí, že (R R) a zpětnovazební odpor nR invertujícího vstupu a svodový odpor (nR) neinvertujícího vstupu diferenčního zesilovače (9) jsou stejné velikosti a η = 1 nebo je větší než jedna.
2. 2. Zapojení proudového převodníku podle bodu 1, vyznačené t í m , že výstup operačního zesilovače 19) .jehož napětí (u^) je nesymetrické vůči zemi na nízké impedanci je zapojeno na první vstupní svorku IYJ souřadnicového zapisovače (8), přičemž čruhfi vstupní svorka (x) souřadnicového zapisovače (8) je současně připojena k výstupu rampového generátoru (2) referenčního napětí.