CS213732B1

CS213732B1 - Self-zeroing DC millivoltmeter

Info

Publication number: CS213732B1
Application number: CS649879A
Authority: CS
Inventors: Karel Prihoda
Original assignee: Karel Prihoda
Priority date: 1979-09-26
Filing date: 1979-09-26
Publication date: 1982-04-09

Abstract

Vynález se týká stejnosměrného milivoltmetru se samočinným nulováním. Řeší problém samočinného nulování odečítáním vstupního signálu od nulovacího signélu na neinvertujícím vstupu zesilovače. Podstatou vynálezu je uspořádání odečítacího členu sestávajícího ze dvou odporů, zapojených jedněmi konci na neinvertující vstup zesilovače, přitom podélný odpor je druhým koncem spojen se vstupní svorkou a nulovací odpor s nulovací svorkou ve výstupu integrátoru. Stejnosměrný milivoltmetr se samočinným nulováním je použitelný v přístrojích, kde je před vlastním měřením třeba kompenzovat stejnosměrný signál nebo stejnosměrný posun vlastního přístroje, např. u periodicky nulovaných operačních zesilovačů, číslicových voltmetrů a přístrojů pro geofyzikální elektrodová měření.The invention relates to a DC millivoltmeter with automatic zeroing. It solves the problem of automatic zeroing by subtracting the input signal from the zeroing signal at the non-inverting input of the amplifier. The essence of the invention is the arrangement of a subtraction element consisting of two resistors, connected with one end to the non-inverting input of the amplifier, while the longitudinal resistor is connected with the other end to the input terminal and the zeroing resistor with the zeroing terminal at the output of the integrator. The DC millivoltmeter with automatic zeroing is applicable in devices where it is necessary to compensate the DC signal or the DC shift of the device itself before the actual measurement, e.g. in periodically zeroed operational amplifiers, digital voltmeters and devices for geophysical electrode measurements.

Description

(54)(54)

Stejnosměrný milivoltmetr se samočinným nulovánímDC millivoltmeter with self-resetting

Vynález se týká stejnosměrného milivoltmetru se samočinným nulováním. Řeší problém samočinného nulování odečítáním vstupního signálu od nulovacího signélu na neinvertujícím vstupu zesilovače. Podstatou vynálezu je uspořádání odečítacího členu sestávajícího ze dvou odporů, zapojených jedněmi konci na neinvertující vstup zesilovače, přitom podélný odpor je druhým koncem spojen se vstupní svorkou a nulovací odpor s nulovací svorkou ve výstupu integrátoru. Stejnosměrný milivoltmetr se samočinným nulováním je použitelný v přístrojích, kde je před vlastním měřením třeba kompenzovat stejnosměrný signál nebo stejnosměrný posun vlastního přístroje, např. u periodicky nulovaných operačních zesilovačů, číslicových voltmetrů a přístrojů pro geofyzikální elektrodová měření.The invention relates to a self-resetting DC millivoltmeter. It solves the problem of automatic reset by subtracting the input signal from the reset signal on the non-inverting amplifier input. It is an object of the present invention to provide a subtraction member consisting of two resistors connected at one end to a non-inverting amplifier input, wherein the longitudinal resistance is connected to the input terminal at the other end and the reset resistor to the reset terminal at the integrator output. A self-resetting DC millivoltmeter can be used in instruments where the DC signal or DC offset of the instrument itself must be compensated prior to measurement, eg periodically zeroed operational amplifiers, digital voltmeters, and geophysical electrode measurement instruments.

213 732213 732

Vynález se týká stejnosměrného milivoltmetru se samočinným nulováním, jehož součásti je zesilovač s neinvertujícím vstupem a výstupní svorkou, k níž je přes spínač připojen vstupem integrátor s nulovací svorkou na výstupu. Řeší problém odečítacího členu, s oílem zjednodušit zapojení stejnosměrného millvoltmetru.The invention relates to a self-resetting DC millivoltmeter comprising an amplifier with a non-inverting input and an output terminal to which an integrator with a reset terminal at the output is connected via an input. It solves the problem of a subtraction element, with the aim of simplifying the connection of a DC millvoltmeter.

Je známý stejnosměrný milivoltmetr se samočinným nulováním, jehož odečítací člen odečítá vstupní signál od nulovacího signálu na invertujícím vstupu zesilovače - viz Barker, R. D. a kol., Contemporary Design, Hewlett - Pacard Journal, 2, 1977. Je také známý stejnosměrný milivoltmetr se samočinným nulováním, jehož odečítaoí člen odečítá nulovaoí signál od vstupního signálu tak, že vytvoří ekvivalentní nulovaoí signál na ohmickém odporu, zapojeném ke společné svoroe stejnosměrného millvoltmetru např. přístroj Minigeska, výrobce n. p. Geofyzika.A self-resetting DC millivoltmeter is known whose subtraction element subtracts an input signal from a reset signal on an inverting amplifier input - see Barker, RD et al., Contemporary Design, Hewlett-Pacard Journal, 2, 1977. A self-resetting DC millivoltmeter is also known. whose subtraction element subtracts the zero signal from the input signal by producing an equivalent zero signal on an ohmic resistor connected to a common DC millvoltmeter, for example, a Minigeska instrument manufactured by np Geophysics.

Nevýhodou prvého známého stejnosměrného millvoltmetru se samočinným nulováním je, že :v obvodu samočinného nulování musí být zapojen kromě zesilovače a integrátoru ještě inver,tující zesilovač, který zajiěluje stabilitu nulovacího obvodu. Nevýhody druhého známého stejnosměrného millvoltmetru vyplývají z použití ohmického odporu. Na tomto odporu vznikají vlivem zemních smyček rušivá napětí, která velmi ztěžují oživování, seřizování a výatup ní kontrolu stejnosměrného millvoltmetru, zvláště při použití přístrojů napájených ze sítě. Kromě toho nemá takový obvod samočinného nulování žádoucí stabilitu, obsahuje-li struk tura objektu, na kterém se měří vstupní signál, elektrické zpožďovací členy.A disadvantage of the first known self-resetting millimeter meter is that: in addition to the amplifier and integrator, an inverting amplifier must be connected in the self-reset circuit to ensure the stability of the reset circuit. The disadvantages of the second known DC millvoltmeter result from the use of ohmic resistance. This resistor generates disturbing voltages as a result of ground loops, which make it very difficult to energize, adjust and output the DC millvoltmeter, especially when using mains operated devices. In addition, such a self-reset circuit does not have the desired stability if the structure of the object on which the input signal is measured contains electrical delay elements.

Uvedené nevýhody odstraňuje stejnosměrný milivoltmetr se samočinným nulováním, jehož součástí je zesilovač s neinvertujícím vstupem a výstupní svorkou, k níž je přes spínač připojen vstupem integrátor s nulovací svorkou na výstupu. Podstata vynálezu spočívá v tom že na neinvertujíci vstup zesilovače je zapojen nulovací odpor spojený s nulovací svorkou ίintegrátoru a vstupní podélný odpor, tvořící s nulovacím odporem odečítací člen.These disadvantages are overcome by a self-resetting DC millivoltmeter which includes an amplifier with a non-inverting input and an output terminal, to which an integrator with a reset terminal at the output is connected via an input. SUMMARY OF THE INVENTION The non-inverting input of the amplifier comprises a reset resistor connected to the reset terminal of the integrator and an input longitudinal resistor forming a subtraction member with the reset resistor.

[ Výhodou stejnosměrného millvoltmetru se samočinným nulováním podle vynálezu je jednak stabilita nulovacího obvodu, které se dosahuje hez použití invertujícího zesilovače, jednak nízká úroveň rušení, získaná vyloučením ohmického odporu zapojeného na společnou svorku. Vyloučením ohmického odporu se také zvýší užitná hodnota millvoltmetru, nebol jej lze využít i jako zesilovače. Odstraněním invertujícího zesilovače se navíc dosáhne snížení materiálových nákladů při výrobě a výrazného snížení spotřeby elektrické energie při [provozu.[An advantage of the self-resetting DC millvoltmeter according to the invention is both the stability of the reset circuit, which is achieved by using an inverting amplifier, and the low level of interference obtained by eliminating the ohmic resistance connected to the common terminal. The elimination of the ohmic resistance also increases the utility value of the millvoltmeter, since it can also be used as amplifiers. In addition, the removal of the inverting amplifier results in a reduction in material cost of production and a significant reduction in power consumption during operation.

ί Příklad konkrétního provedení stejnosměrného millvoltmetru se samočinným nulováním [podle vynálezu je zobrazen na přiloženém výkrese, kde je znázorněno jeho blokové schéma [zapojení.An example of a particular embodiment of a self-resetting DC millvoltmeter [according to the invention is shown in the attached drawing where its block diagram [wiring] is shown.

I Součástí stejnosměrného millvoltmetru se samočinným nulováním podle vynálezu je zesi[lovao £ s neinvertujícím vstupem 6 a výstupní svorkou 8, k niž je přes spínač £ připojen [vstupem integrátor 10 s nulovací svorkou 11 na svém výstupu. Výstupní svorka 8 zesilovače £ a vstupní svorka £ millvoltmetru podle vynálezu mají protipól ve společné svorce 2, milivoltmetru. Mezi vstupní svorkou £ milivoltmetru podle vynálezu a neinvertujíci vatup 6 zesilovače £ je zapojen vstupní podélný odpor £. Mezi týž neinvertujíci vstup 6 a nulovací svorku 11 integrátoru 10 je zapojen nulovací odpor £. Oba odpory £, £ tvoří odečítaoí členThe self-resetting DC millvoltmeter according to the invention comprises an amplifier with a non-inverting input 6 and an output terminal 8, to which an integrator 10 with a reset terminal 11 is connected via its switch 8 at its output. The output terminal 8 of the amplifier 8 and the input terminal 6 of the millvoltmeter according to the invention have a counterpart in the common terminal 2, millivoltmeter. An input longitudinal resistor 6 is connected between the input terminal 6 of the millivoltmeter according to the invention and the non-inverting amplifier input 6. Between the same non-inverting input 6 and the reset terminal 11 of the integrator 10, a reset resistor 6 is connected. Both resistors 6, 6 form a subtraction term

213 732213 732

Σ·Σ ·

Vstupní signáL, působící mezi vstupní svorkou £ milivoltmetru podle vynálezu a jeho společnou svorkou 2.» se šíří přes odečítaoí člen £ na neinvertující vstup 6 a přes zesilovač £ na jeho výstupní svorku 8. Má-li být vstupní signál stejnosměrným milivoltmetrem se samočinným nulováním podle vynálezu na výstupní svorce 8 zesilovače £ změřen, je spínač 2 rozpojen a integrátor 10 má nastaveny nulové počáteční podmínky tak, že nulovací signál, působící na nulovaoí svorce 11 integrátoru 10 proti společné svoree £ milivoltmetru podle vynálezu, je roven nule. Odečítaoí člen £ plní v tomto případě funkci děliče vstupního signálu. Má-li být vstupní signál stejnosměrným milivoltmetrem se samočinným nulováním podle vynálezu na výstupní svorce 8 zesilovače £ samočinně nulován, je spínač 2 sepnut. Jeho sepnutím se uzavře smyčka obvodu samočinného nulování a na nulovací svorce 11 integrátoru £0 se proti společné svorce 2 milivoltmetru podle vynálezu vytváří nulovací signál, který v odečítacím členu £ působí proti vstupnímu signálu, neboť jeho polarita je opačná. Odečítáním obou signálů v odečítacím členu £ klesá úroveň signálu na neinvertujícím vstupu £ zesilovače£, a tím i na jeho výstupní svorce 8, až se za určitou dobu sníží na nulu. Za před pokladu stálosti vstupního signálu se zachová vlivem paměťové funkce integrátoru 10 nulové hapětí na jeho výstupní svorce 8 i po rozpojení spínače 2·The input signal acting between the input terminal 6 of the millivoltmeter according to the invention and its common terminal 2 is propagated via the reading element 6 to the non-inverting input 6 and through the amplifier 8 to its output terminal 8. If the input signal is to be a DC millivoltmeter According to the invention, at the output terminal 8 of the amplifier 8, the switch 2 is opened and the integrator 10 is set to zero initial conditions such that the reset signal acting on the reset terminal 11 of the integrator 10 against the common terminal of the millimeter is equal to zero. In this case, the subtraction element 6 functions as an input signal splitter. If the input signal is to be self-resetting by means of a self-resetting DC millivoltmeter according to the invention at the output terminal 8 of the amplifier 8, the switch 2 is closed. By closing it, the self-reset circuit loop is closed and a reset signal is generated at the reset terminal 11 of the integrator 40 against a common millivoltmeter terminal 2 according to the invention, which acts against the input signal in the subtraction member. By subtracting both signals in the subtraction member 6, the signal level at the non-inverting input 6 of the amplifier 8 and hence at its output terminal 8 decreases until it drops to zero over a period of time. Under the assumption of stability of the input signal, due to the memory function of the integrator 10, the zero hap at its output terminal 8 is maintained even after the switch 2 is opened.

Podélný odpor £ může být součástí složitějších reaktančníoh struktur, např. filtrů typu dvojitý T-článek, přemostěný T-článek apód.The longitudinal resistor 6 may be part of more complex reactance structures, such as double T-cell filters, bridged T-cell filters, and the like.

Nulovací odpor 2 může být součástí složitějších reaktančníoh struktur, např. RC korekč nich obvodů, určených ke stabilizaci obvodu samočinného nulování.The reset resistor 2 may be part of more complex reactance structures, eg RC correction circuits, designed to stabilize the automatic reset circuit.

Zesilovač £ může být vytvořen neinvertující kaskádou zesilovačů, na obr. neuvedených.The amplifier 8 may be formed by a non-inverting cascade of amplifiers not shown in the figure.

Před vstupní svorku £ milivoltmetru podle vynálezu je možno zapojit předzesilovač, na obr. nezakreslený.A preamplifier, not shown in the figure, can be connected upstream of the millivoltmeter input terminal of the invention.

Stejnosměrný milivoltmetr se samočinným nulováním podle vynálezu je použitelný v přístrojích, kd.e je před vlastním měřením třeba kompenzovat stejnosměrný signál nebo stejnosměrný posun vlastního přístroje, např. u periodicky nulovaných operačních zesilovačů, číslicových voltmetrů a přístrojů pro geofyzikální elektrodová měření.The self-resetting DC millivoltmeter of the present invention is useful in instruments where the DC signal or DC offset of the instrument itself is to be compensated prior to the measurement, e.g., periodically zeroed operational amplifiers, digital voltmeters, and geophysical electrode measurement instruments.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A self-resetting millivoltmeter comprising an amplifier with a non-inverting input and an output terminal, to which an integrator with a reset terminal at the output is connected via a switch, characterized in that a reset resistor (7) is connected to the non-inverting input (6). 5), connected to the reset terminal (11) of the integrator (10) and the input longitudinal resistor (4) forming, with the reset resistor (5), a reading element (3);