SU1420566A1

SU1420566A1 - Method of reproducing nominal voltage value

Info

Publication number: SU1420566A1
Application number: SU864040050A
Authority: SU
Inventors: Михаил Яковлевич Шор
Original assignee: М. Я. Шор
Priority date: 1986-03-21
Filing date: 1986-03-21
Publication date: 1988-08-30

Abstract

Изобретение относитс к технике элек- троизмереиий и позвол ет воспроизводить номинальные значени напр жени . Цель изобретени - улучшение реализации способа путем устранени необходимости в до- нолнительных операци х отбора, калибровки и поверки полупроводниковых приборов н повышение точности воспроизведени . Согласно снособу последовательно измен ют электрический режим полупроводникового р-«-перехода. При этом регистрируют последовательность значений напр жени и тока. После этого наход т эталонные значени напр жени по расчетной формуле, приведенной в тексте описани . Дл этого переход помешают в тепловой контакт с контейнером , наполненным рабочим веществом в состо нии фазового перехода первого рода. Выделенна идеализированна часть воспроизводимых значений напр жени зависит только от фундаментальных констант и влени фазового перехода, что позвол ет осуществить самокалибровку значени напр жени . 2 з.п.ф-лы, 1 ил. иThe invention relates to electrodynamics technique and allows the reproduction of nominal voltage values. The purpose of the invention is to improve the implementation of the method by eliminating the need for additional operations of selecting, calibrating and calibrating semiconductor devices and improving reproduction accuracy. According to the snoot, the electric mode of the p -> junction semiconductor is sequentially changed. A sequence of voltage and current values is recorded. After that, the reference voltage values are determined according to the calculation formula given in the description text. For this, the transition is prevented from thermal contact with the container filled with the working substance in the state of a first-order phase transition. The selected idealized part of the reproducible voltage values depends only on the fundamental constants and phenomena of the phase transition, which allows self-calibration of the voltage value. 2 hp ff, 1 ill. and

Description

4ii го4ii go

оabout

СПSP

0505

Изобретение относитс к технике измерений электрических величин и может быть использовано в качестве способа воспроизведени номинального значени напр жени .The invention relates to a technique for measuring electrical quantities and can be used as a method for reproducing a nominal voltage value.

Цель изобретени - упрощение реализации способа путем устранени необходимости в дополнительных операци х отбора, калибровки и поверки переходов и повышение точности.The purpose of the invention is to simplify the implementation of the method by eliminating the need for additional operations of selection, calibration and calibration of transitions and increase accuracy.

На чертеже представлена электрическа схема, иллюстрирующа предлагаемый способ.The drawing shows an electrical diagram illustrating the proposed method.

Основной (эмиттерно-базовый) р-п и дополнительный коллекторный р-п переходы образуют бипол рный транзистор 1, который помещают в тепловой контакт с контейнером , наполненным рабочим веществом при реперной температуре, например, в тройной точке. Блок 2 задани электрического режима соединен с цеп ми трех электродов транзистора 1 (коллекторной, базовой и эмиттерной). Прибор 3, регистрирующий значени тока коллекторного перехода, включен последовательно в цепь коллектора транзистора 1. Прибор 4, регистри- . рующий значени второй составл ющей тока основного перехода (тока базы транзистора ) |,, включен последовательно в цепь базы транзистора 1. Прибор 5, регистрирующий значени напр жени на основном переходе (J,, включен параллельно основному переходу эмиттер - база транзистора 1.The main (emitter-base) pn and additional collector pn junctions form a bipolar transistor 1, which is placed in thermal contact with a container filled with a working substance at a reference temperature, for example, at a triple point. The electrical mode setting unit 2 is connected to the circuits of the three electrodes of transistor 1 (collector, base, and emitter). The device 3, which records the values of the collector junction current, is connected in series to the collector circuit of transistor 1. Device 4, register-. The second component of the main junction current (base current of the transistor) | is connected in series to the base circuit of transistor 1. Device 5, which records the voltage values on the main junction (J, is connected parallel to the main junction emitter - base of transistor 1.

Способ осуществл етс следующим образом .The method is carried out as follows.

Блок 2 задает последовательность значений напр жени (7,, т. е. выполн ет функцию источника напр жени , при-этом напр жение на коллекторном переходе поддерживаетс посто нным, например, равным нулю . Приборы 3-5 регистрируют последовательность значений J,-, /,-, (7,-, ,...,. На основе полученных значений наход т ре- щение системы четырех уравнений с четырьм неизвестными параметрами , а, сг, аз, причем дл определенности, пусть m фиксировано и равно Unit 2 sets the sequence of voltage values (7 ,, i.e., performs the function of a voltage source, and at this voltage at a collector junction is kept constant, for example, equal to zero. Instruments 3-5 record the sequence of values J, -, /, -, (7, -,, ...,. Based on the obtained values, the solution of a system of four equations with four unknown parameters is found, a, cr, az, and for definiteness, let m be fixed and equal to

L v -/7,Ti)ln(J2/Ji)+f2.; (, U,- U, flnQ, t/5-ai il)MJ.5/J,)+f5i,L v - / 7, Ti) ln (J2 / Ji) + f2 .; (, U, - U, flnQ, t / 5-ai il) MJ.5 / J,) + f5i,

а1 (Ji-Ji) -+-a2{j; -ji) -f a;i(,Jf- -/|Л) - значени аналитической функции i, заданной, например, в виде степенно- го р да. a1 (ji-ji) - + - a2 {j; -ji) -f a; i (, Jf- - / | Л) - values of the analytic function i, given, for example, in the form of a power series.

Реи1а систему, наход т значение )з и эталонные значени напр жени (Ui- - U, где А /г7/ег|5.The system, the value of) and the reference voltage values (U - - U, where A / g7 / er | 5.

Таким образом, предлагаемый способ сводитс к выделению идеализированной части воспроизводимых значений и последующему масштабированию по ней целого, причемThus, the proposed method is reduced to the selection of the idealized part of the reproduced values and the subsequent scaling of the whole along it, and

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

о about

5 five

идеализиров анна часть зависит только от фундаментальных физических констант и влени фазового перехода. Погрешность номинальных значений напр жени состоит из погрешности определени фундаментальных констант Кие, погрешности определени реперной температуры Г, погрешностей регистрирующих приборов 3-5 и погрешности, завис щей от эффективности выбора вида аналитической функции f и чисел пир. Первые три составл ющие погрешности характеризуют в основном состо ние измерительной техники, причем в погрешност х ре- тистрирующих приборов существенны лишь погрешность регистрации отнощени токов и погрешность регистрации изменени (разности ) напр жений, т. е. несущественна мультипликативна составл юща погрещ- ности, а дл разности напр жений, кроме того,- смещение нул . Последн составл юща погрешности может быть сделана меньше чем первые три путем эффективного выбора вида аналитической функции f и (или) увеличени чисел п и р, в частности при + 2, примен метод усреднени , например, метод наименьших квадратов при решении системы уравнений.the idealized part depends only on the fundamental physical constants and phase transition phenomena. The error of the nominal voltage values consists of the error of determining the fundamental constants Kie, the error of determining the reference temperature G, the error of recording devices 3-5 and the error depending on the efficiency of choosing the type of analytical function f and the numbers of peers. The first three components of the errors mainly characterize the state of the measuring equipment, and in the errors of the measuring devices, only the error of the current ratio and the error of the change (difference) in the voltages are significant, i.e. the multiplicative component of the error, and for the difference in voltages, moreover, the offset is zero. The latter component of the error can be made less than the first three by effectively choosing the type of analytical function f and (or) increasing the numbers n and p, in particular for + 2, using the averaging method, for example, the least squares method when solving a system of equations.

Примерно эквивалентные характеристики могут быть получены в разновидности способа - При задании электрического режима в виде задани значений тока , т. е. при работе блока 2 в качестве источника тока коллекторного перехода, при этом по-прежнему на коллекторном переходе поддерживаетс посто нное напр жение, например , равное- нулю. При необходимости получени заданных, например, целочисленных значений напр жени , может быть произведена подстройки режимов в блоке 2.Approximately equivalent characteristics can be obtained in a variation of the method — When setting the electrical mode in the form of setting current values, i.e., when unit 2 operates as a current source of a collector junction, a constant voltage is still maintained at the collector junction, for example equal to zero. If it is necessary to obtain specified, for example, integer voltage values, the modes can be adjusted in block 2.

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет воспроизводить эталонные значени напр жени без отбора полупроводниковых приборов, их калибровки и поверки по другим мерам напр жени или эталоном, что позвол ет повысить точность, надежность и расширить диапазон применени прецизионной электроизмерительной техники.Thus, the proposed method allows reproducing reference voltages without selecting semiconductor devices, calibrating them and calibrating with other voltage measures or a standard, which improves accuracy, reliability and extends the range of application of precision electrical measuring equipment.

Claims

Invention Formula

. A method of reproducing a nominal voltage, comprising setting a current through a forward-shifted pn junction and recording a voltage across it, characterized in that, in order to simplify the implementation of the method by eliminating the need for sampling, calibration and calibration transitions, as well as increases in accuracy, sequentially change the current through the pn-junction, register the sequence of values of voltage L, and current / ,:, it ,, 1n (), then determine the nominal value of voltage

formula

1 /,:;, Л (, - (; Д Mm,

where A is the calibration factor, determined by -5 divided by the formula Ar / CI / et ;; - constant Boltzmann;

/ e T

electron charge;

absolute transition temperature;

the parameter that is determined by

solving a system of p-1 equations with

unknown p, a, ..., a

(R-()

{U, -U „, ln (-) + f,},

where (//, / m, JiJm, oi ... Op) values of a given analytical function f current values

and parameters a ... ap;

J and Ui are the values of current and voltage, corresponding to the idealized –volt-ampere characteristic of the junction

Ui -1 (1 InJiL / m-g in-j

2. Software method P.I., characterized in that the values of the component of the current of minority carriers are recorded by means of an additional collector pn-junction and are received.

3. Method according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the component values of the transition current are recorded

/,/.-J,