SU978055A1 - Преобразователь ток-напр жение - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике, а именно к измерительным преобразовател м токнапр жение и может найти применение в устройствах контрол  статических параметров электронных изделий.

Известны преобразователи ток-напр жение , содержащие блок измерительных резисторов дл  преобразовайи  тока в напр жение, ключи дл  переключени  диапазонов преобразовани - тока, св занные с измерительными резисторами, измерительный повторитель Напр жени  и повторитель выходного напр жени , выход которого соединен с выходом преобразовател  СП. - .

Недостатком известных преобразователей  вл етс  их сложность, обусловленна  наличием большого числа измерительных резисторов, имеющих нормированные значени  сопротивлени  в диапазоне температур.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому  вл етс  преобразователь ток-напр жение, содержащий повторитель выходного напр жени , выходом соединений с выводом выходного потенциала преобразовател  , измерительный повторитель

напр жени , блок ключей, входом соединенный с токовым входом преобразовател , и блок измерительных резисторов , измерительный вывод которого соединён с входом измерительного повторител  напр жени , токовый выход соединен с входом повторител  выходного напр жени  и с токовым выходом преобразовател , а ,

10 ; токовые входы соединены с выходами блока ключей С21.

Недостатком известного преобразовател   вл етс  его сложность, св занна  с наличием большого числа

15 образцовых измерительных резисторов с нормированными значени ми сопротивлени , а также значительна  погрешность преобразовател  при использовании в качестве измерительных

20 резисторов с малой погрешностью коэффициентов отнесени  значений сопротивлений.

Цель изобретени  - упрощение и повышение точности преобразовател .

25

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь ток-напр жение , содержащий повторитель выходного напр жени , выходом соединенный с выводом выходного потен30 циала преобразовател , измерительный повторитель напр жени , блок ключей, входом соединенный с токойы входом преобразовател , и блок изме рительных резисторов, измерительный вывод которого соединен с входом измерительного повторител  напр жени , токовый выход соединен с входо повторител  выходного напр жени  и с токовым выходом преобразовател , а токовые входы соединены с выходами блока ключей, дополнительно введены первый и второй дифференциальные усилители, неинвертирующие входы которых соединены с выходом повторител  выходного напр жени , образцовый резистор, один вывод которого соединен с инвертирующим вхо дом первого дифференциального усилител , а другой - св зан с его выходом , корректирующий резистор., одним выводом соединенный с выходом измерительного повторител  напр жени , S другим - св занный с инвертирующим входом первого дифференциального усилител / и цепь из последовательно соединенных первого и второго масштабных резисторов, один вывод которой соединен с выходом первого дифференциального усилител  . другой - подключен к выходу второго дифференциального усилител  и выводу выходного потенциала преобразовател , а общий вывод соединени  резисторов цепи, св з.ан с инвертирующим входом второго дифференциаль ного усилител , причем коэффициенты отношени  сопротивлени  корректирующего резистора к сопротивлени м измерительных резисторов блока изме рительных резисторов и коэффициент отношени  сопротивлений масщтабных резисторов имеют нормированную относительную погрешность. На чертеже представлена функциональна  электрическа  схема преобра зовател  ток-напр жение, Преобразователь ток-напр жение содержит повторитель 1 выходного напр жени , измерительный повторите 2 Напр жени , блок 3 ключей, блок 4 измерительных резисторов, первый .и второй дифференциальные усилители 5 и б, образцовый резистор 7. Блок 3 ключей состоит из ключей 8,-11, число которых, в общем случае равно .числу диапазонов преобразова1|и . Блок 4 измерительных рез истоРОВ состоит из измерительных рези Эторов 12-15, число которых в общем случае, также равно числу диапазонов преобразовани , корректирующего резистора 16 и цепи 17, из последовательно соединенных первого и второго масштабных реэис.торов 18 и 19. При этс  , блок 4 измерительных jjj 3KCTOpos токовыми входами 20-23 через ключи 8-11 блока 3 ключей соединен с токовым входом 24 устройства , токовым выходом 25 соединен с токовым выходом 26 устройства и с входом повторител  1 выходного напр жени , выход которого соединен с неинвертирующими входами первого и второго дифференциальных усилителей 5 и б и с выводом 27 выходного потенциала устройства. Измерительный вывод 28 блока 4 измерительных резисторов соединен с в ходом измерительного повторител  2 напр жени , выход которого через корректирующий резистор 16 соединен с одним выводом образцового резистора 7 и с инвертирующим входом первого дифференциального усилител  5, выход которого соединен с другим выводом образцового резистора 7 и с первым выводом цепи 17 из последовательно соединенных масштабных резисторов 18 и 19. Средний вывод цепи 17 соединен с инвертирующим входом второго дифференциального усилител  6, выход которого соединен с вторым выводом цепи 17 и с выводом измерительного потенциала 29 устройства. Образцовый резистор 7 имеет нормированную относительную погрешность значени  сопротивлени . Коэффициенты отношени  сопротивлени  корректирующего резистора 16 к сопротивлени м измерительных резисторов . 12-15 и коэффициент отношени  сопротивлений масштабных резисторов 18 и 19 имеют нормированную относительную погрешность от их номинальных значений. Преобраз.ователь ток-напр жение работает следующим образом. Преобразуемый ток с токового входа 24 преобразовател  через блок 3 ключей, например, через открытый ключ 8 выбранного диапазона (остальные . кЛюч и 9-11 закрыты) и соответственно , через измерительные резисторы 12-15 поступают на токовый выход 26 преобразовател , образу  на измерительных резисторах 12-15 падение напр жени , пропорциональное протекающему значению тока и значению сопротивлени  измерительных резисторов. Образующийс  на токовом выходе 25 блока 4 измерительных ре- зисторов электрический потенциал через повторитель 1 выходного напр жени  поступает на неинвертирующие входы первого и второго дифференциальных усилителей 5 и б и на вывод 27 выходного напр жени  преобразовател . Образующийс  на измерительном выводе 28 блока 4 измерительных резисторов электрический потенциал через измерительный повторитель 2 напр жени  поступает на один из выводов корректирующего резистора 16.

Так как первый дифференциальный усилитель 5 работает в режиме йнверtиpyющeгo усилител , то его инвертирующий вход эквипотенциален его неинвертирующему входу. Таким образом к корректирующему резистору 16 оказываетс  приложенным электрическое напр жение, равное падению напр жени  на измерительных резисторах 12-15 от протекакадего через них преобразуемого тока, и следовательно, .значение тока, протекающего через корректирующий резистор 16, пропорционально значению преобразуемого тока и обратно пропорционально коэффициенту отношени  значени  сопротивлени  этого резистора 16 к значению сопротивлени  измерительных резисторов 12-15, выбранного диапазона преобразовани . Ток, протекающий через корректирующий резистор 16, компенсируетс  на инвертирующем входе первого дифференциального усилител  5 током, протекающим по цепи его обратной св зи через образцовый резистор 7, при этом на выходе первого дифференциального усилител  6 образуетс  электрическое напр жение обратной пол рности по отношению к пол рности напр жени  на измерительном выводе 28 блока 4 измерительных резисторов, пр мо пропорциональное значению преобразуемого тока и значению сопротивлени  образцового резистора 7 и обратно пропорциональное коэффициенту отношени  значени  сопротивлени  корректирующего резистора 16 к значению сопротивлений измерительных резисторов 12-15 выбранного диапазона преобразовани . Выходное напр жение с первого дифференциального усилител  5 инвертирую етс  вторым дифференциальным усилителем 6 с коэффициентом передачи, определ емым значением коэффициента отношени  значений сопротивлений второго и первого масштабирующих резисторов 19 и 18 и поступает на выводы 29 измерительного потенциала устройства.

Так как сопротивление образцового резистора 7, а также коэффициенты отношени  сопротивлени  корректирующего резистора 16 к сопротийлени м .измерительных резисторов 12-15 и коэффициент отношени  сопротивлений первого и второго масштабных резисторов 18 и 19 имеют нормированную относительную погрешность, то, в конечном итоге, значение электрического напр жени , образующегос  между выводом выходного потенциала 27 устройства и выводом измерительного потенциала 29 устройства, оказываетс  пропорциональным значению измер емого тока и коэффициенту, значение которого определ етс  вы- ,

бранным диапазоном преобразовани , а относительна  погрешность нормирована относительно номинального значени . Таким образом, преобразование тока в напр жение осуществл етс  с погретиностью, котора  не зави1 сит от относительных погрешностей сопротивлени  измерительных резисторов 12-15, которые могут быть значительНЕЛМи , а определ етс  погреш0 ностью коэффициентов отношений сопротивлений указанных корректирующего резистора 16, измерительных резисторов 12-15 первого и второго масштабных резисторов 18 и 19, котора 

5 существенно меньше относительной погрешности сопротивлений резисторов, достигаемой, например, при их выполнении методом интегральной технологии , что повышает точность преоб0 разовани  Тока.

Работа преобразовател  н других диапазонах преобразовани  тока в напр жение происходит аналогично, причем выбор диапазона преобразова5 ни  осуществл етс  замыканием соответствующего ключа в блоке 3 ключей.

Введение в преобразователь токнапр жение двух дифференциальных усилителей, образцового резистора,

0 корректирующего резистора, коэффициент отношени  сопротивлени  которого к сопротивлени м измерительных резисторов имеет нормированную относительную погрешность, и двух

5 мастабных резисторов, коэффициент отношени  сопротивлений которых также имеет нормированную относительную погрешность, позвол ет повысить точность преобразовани  тока, а также упростить преобразователь за счет

0 использовани  в качестве измерительных резисторЬв - резисторы , коэффициент отношени  сопротивлений которых к сопротивлению корректирующего резистора имеют нормированную отно5 сительную погрешность.

Предлагаемый преобразователь не требует подстройки коэффициентов преобразовани  тока - в процессе эксплуатации и при изменении темпера0 туры окружающей среды.

Выполнение преобразовател  в виде гибридной интегральной схемы позвол ет уменьшить габариты преобразовател .

5

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь ток-напр женке, в содержащий повторитель выходного

   напр жени , выходом соединенный с выводом выходного потенциала преобразовател , измерительный повторитель напр жени , блок ключей, входом соединенный с токовым входом преобразо