книги из ГПНТБ / Илюкович А.М. Измерительные усилители малых токов с логарифмической характеристикой

динамического конденсатора ОВ включена последова­ тельно в цепь коллектора выходного каскада усилителя Тцк. Обмотка обратной связи ОС включена на вход уси­ лителя Г12. Подбором резистора Ri0 и Rig установлены

значения токов подмагничивания обмоток обратной связи и возбуждения, обеспечивающие оптимальную (близкую к синусоидальной) форму колебаний выходного напря­ жения генератора. Напряжение для управления синхрон-

90

Рис. 39. Принципиальная схема логарифмического тераомметра.

ным детектором снимается с змиттерной нагрузки тран­ зистора Тц и через эмиттерный повторитель на транзи сторе Ti5 (П308) подается к первичной обмотке транс­ форматора Tpi.

Цепь обратной связи усилителя содержит логарифми­ рующий элемент — триод Л2 (ЭМ-7) в трехзажимном диодном включении со стабилизированным источником напряжений накала и смещения (Uit R33—R5S, Сза), пере­ ключаемый тумблером Пр\а либо на выход синхронного детектора (Измерение), либо на цепь источника напря­ жения U2 {Калибровка) , а также калиброванные конден­ саторы Ciu С5 и резистор Rs, используемые в режиме ка­ либровки и подключенные непосредственно к выходу синхронного детектора.

Тумблер Ilpi5 в режиме Калибровка подключает

кисточнику питания U3 группу реле Pi—Р3, переключае­ мых переключателем Пр2 и обеспечивающих режим уста­ новки нуля и калибровки в первой и второй контрольных точках. В режиме Измерение этот тумблер подключает

кисточнику U3 группу реле Р4—Р8, обеспечивающих вы­ бор поддиапазона измерения.

■Выходное напряжение усилителя изменяется в преде­

стики усилителя осуществляется по методике, изложен­ ной в гл. 3, при токах 10~12 А '(выходное' напряжение равно нулю) и 10-10 А (выходное напряжение равно

—0,5 В). Калибровка производится в три этапа. На пер­ вом, при положении 'переключателя Tipi Установка нуля, регулировкой потенциометра Reо компенсируются кон­ тактная разность потенциалов динамического конденса­ тора и смещение нуля в синхронном детекторе. При этом лампа JIi отключена от выхода усилителя, а в цепь обратной связи включен резистор Re. На втором этапе при положении переключателя Прг Калибровка I цепь катода лампы JIi включена на нулевое напряжение, а в цепь обратной связи включен конденсатор С4. Ток,

протекающий через JIi, измеряется образованным в та­ ком режиме интегрирующим усилителем. Регулировкой напряжения смещения (потенциометр R5i) ток через JIi устанавливается равным 10-12 А. Затем производится калибровка характеристики в точке 10-10 А. При этом (переключатель Яр2 в положении Калибровка II) в ка­

тодную цепь лампы JIi подается напряжение Ui, равное —0,5 В (что соответствует передаточной характеристике усилителя), и регулировка тока через JIi осуществляется потенциометром Re9. На этом калибровка передаточной

характеристики заканчивается. При переключении Прi в положение Измерение в цепь обратной связи включа­ ется логарифмирующий элемент JIi и подается напряже­ ние к реле Rit—Rg.

Измерение выходного напряжения усилителя осущест­ вляется по методике, описанной в гл. 4.

Принципиальная схема измерителя выходного напря­ жения приведена на рис. 40.

Измерение напряжения осуществляется микроамперметром И с пределами —50 ч-+50 мкА с добавочным резистором Rio или Rn. Резистор Rio выбран таким обра­

ния в пределах —125ч- + 125 мВ. Переключение резисто­ ров осуществляется контактами реле Pi,. При включении резистора Rn в цепь измерителя напряжения включает­ ся одно из напряжений, снимаемых с делителя R n— Rie-

Значения сопротивлений резисторов делителя подобраны

92

таким образом, что при включении реле Р5—Ра пределы измерения выходного напряжения усилителя равны

Рис. 40. Принципиальная схема измерителя выходного на­ пряжения ЭА4У логарифмического тераомметра.

•/?7з=^74= 1,25 Ом и J?7g= 90 О м и окончательно подбира­

ются 'при настройке прибора.

Логарифмический усилитель имеет следующие харак­ теристики:

диапазон измерения 10- 14— Ю-10 А; погрешность калибровки 1 %;

временной дрейф 1,5%/сутки; температурный дрейф (в лабораторных условиях)

0,4%/К;

постоянная времени 0,1 — 10 с.

В блоке питания цепей накала логарифмирующего элемента и смещения, а также дополнительного напря­ жения U6 применены транзисторные стабилизаторы на­ пряжения.

93

Одна из схем приборов с функциональным преобра­ зованием измеряемых величии, примененная в измери­ теле давления с ионизационным манометром, описана в [Л. 78].

Давление в исследуемом объекте, измеренное с по­ мощью ионизационного датчика,

где S-— чувствительность датчика (величина постоян­ ная); 1п— ионный ток анода лампы; / э — электронный ток сетки (коллектора).

Ионный и электронный токи датчика измеряются ав­ тономными логарифмическими измерительными усилите­ лями. Выходные напряжения усилителей вычитаются одно из другого и по их разности определяется логарифм давления. При этом

Ui=Aoi+An Ig/n;

где В = 1/Лi = const.

Упрощенная принципиальная схема прибора приве­ дена на рис. 41.

Электронный ток сетки ионизационного датчика изме­ ряется логарифмическим усилителем, выполненным на базе интегрального усилителя Уь Динамический диапа­ зон характеристик этого усилителя лежит в пределах 10_3— 10-1 А. Его вольт-амперная характеристика описы­ вается уравнением

£/*« 6,4 +0,76 lg/* В.

94

На входе усилителя включены диоды Д\, Д 2, предо­

храняющие схему от перегрузки. Конденсатор Ci вклю­ чен для увеличения постоянной времени усилителя, не­ обходимого для предотвращения влияния импульсных помех на схему автоматики (на рис. 41 не показана).

Логарифмический усилитель для измерения ионного тока анода выполнен на полевом транзисторе Т\ (напри­ мер, типа 2N4220) и интегральном усилителе У2Дина­ мический диапазон характеристик этого усилителя со-

Рис. 41. Принципиальная схема вакуумметра с логарифмическим измерителем отношений двух токов.

ставляет 10-10— 10~4 А. Назначение элементов схемы та­ кое же, как и предыдущего усилителя. Передаточная характеристика описывается уравнением

У *»7,0+0,6 lg /„, В.

Выходные напряжения усилителей через резисторы Яь и Rm, значения которых выбираются для обеспечения равенства An=Aiz (ориентировочно Д5= ’Д12= 1 0 кОм),

подаются на вход суммирующего интегрального усили-

95

Список литературы

1. Александров В. С., Прянишников В. А. Приборы для измере­ ния малых напряжений н токов. Л., «Энергия», 1971.

2.Борзов В. М., Илюкович А. М. Регулируемый калиброванный источник постоянных токов от 10-12 до Ю-« А.— «Измерительная техника», № 4, 1969.

3.Всеволожский Л. А. Определение параметров характеристик

11.Заруцкий Ю. Ф. Сеточные токи, расчет и конструирование электрометрических ламп.— «Сборник материалов по вакуумной тех­ нике». М., Госэиергоиздат, 1960, вып. 22.

12.Иванов И. Д., Хазанов Б. И. Широкодиапазонные регистра­ торы.— «Труды СНИИП». М., Атомиздат, 1970, вып. 12.

13.Крупенин Л. К., Овечкис Н. С. Современные денситометры.— «Техника кино и телевидения», 1968, № 10.

14.Лонский А. В., Фурсей Г. Н., Киселев Ю. Н. Автоматическая запись вольт-амперных характеристик автоэмиссионного катода.— «Приборы и техника эксперимента», 1958, № 3.

15.Матвеев В. В. Состояние и современные тенденции развития

ядерного приборостроения.— «Труды СНИИП». М., Атомиздат, 1967, вып. 4,

97

16.Минеев Ю. В., Александров Л. С. Логарифмическое преобра­ зование сигналов при помощи транзисторов.— «Приборы и техника эксперимента», 1968, № 3.

17.Многоцелевой операционный усилитель.— «Электроника»

(русский пер.), 1966, № 6.

18. Николаев Ю. Н., Титов М. Н. Логарифмический усилитель малых токов.— «Приборы и техника эксперимента», 1970, № 6.

19.Федорченко С. Н. Исследование лампового логарифмическо­ го усилителя постоянного тока.— «Вопросы дозиметрии и защиты от излучения». МИФИ, 1967, вып. 4.

20.Шинтльмейстер И. Электронная лампа как прибор для физи­ ческих исследований. М., Гостехиздат, 1949.

21.Ackland L. В., Parri J. К. Logarithmic instruments for reactor control.— «Proc. IRE Australia», 1962, v. 23, № 4.

22.Attree V. H. A logarithmic photocell circuit.— «Journ. Sci. Instr.», 1955, v. 32, № 2.

23.Aulich G., Nottelmann W. Gleichstromverstarker in der nuclea-

ren Reaktorinstrumentierung.— «AEG-Mitteiiungen», 1960, № 8/9.

24. Bishop S. R. A logarithmic current-to-voltage amplifier with high stnsitivity, stability and dynamic range suitable Гог field appli­

№2.

27.Brookshier W. K- Silicon diodes improve reactor period me­ ters.— «Nucleonics», 1958, № 8.

30.Chapman S„ Bogdan L. Bipolar logarithmic corona-current amplifier.— «Electronics», 1953, v. 26, № 1.

31.Chater W. T. A logarithmic electrometer for space flight appication.— «RSb>, 1969, v. 40, № 4.

32.Chen Chi-Hau. Signal to noise ration in logarithmic ampli­ fiers.— «Proc. IEEE», 1969, v. 57, № 9.

33. Collins D. L. Electrometer tubes.— «Instruments», 1953, v. 26,

№41.

34.Conti M. II transistore planare come elemento logarithmico.— Alta frequenza», 1963, v. 3, № 10.

35.Cox R. J. Automatic start-up of nuclear reactors.— «Trans IRE», 1956, NS-3, № 1.

37.Dagpunar S. S. Electrometer valves.— «Mullard Techn. Comm.», 1963', v. 7, № 66.

38.Deb S., Sen J. K- Variation of input conductance of a groun­

9?

41.El-Ibiary M. H. Semiconductor logarithmic dc amplifier.— «IEEE Trans. NS», 1963., NS-10, № 2.

42.Ferris W. R. Some characteristics of diodes oxide cathodes.—

«RCA Rev.», 19-19, v. 10, № 1.

43. Gabriel W. P., Morris R. A. A flame ionization meter for gas

47.Glathe W. Ein logarithmischer Verstarker holier Stabilitat und Genauigkeit.— «Frequenz», 1968, v. 22, № 5.

48.Gray T. S., Frey H. B. Acorn diode has logarithmic range of

10a.— «RSI», 1951, v. 22, № 3.

49. Hariharan P., Bhala M. S. Simplified ionization gauge circuit with logarithmic pressure scale.— «RSI», 1956, v. 27, № 3.

50.Hariharan P., Bhala M. S. A logarithmic megohmmeter.— «Journ. Sci. Instr.», 1956, v. 33, № 4.

51.Heiland G., Rupperecht G. Ein logarithmisch anzeigendes Rohrengalvanometer.— «Zeitschr. fiir ang. Phys.», 1953, № 5.

52.Hoge R. R. Radiation-tolerant logarithmic amplifier.— «IRE Trans. NS», 1962, NS-9, M° 1.

53.Hoge R. R., Niehaus D. J. Transistorized reactor instrumenta­

55.Iwersen I. E. Low current alfa in silicon transistor.— «IRE Trans. ED», 1962, ED-9, № 6.

56.Izumi I., Okano M.- An improved solid-state logarithmic ampli­

fier.— «IRE Trans. NS», 1963, NS-10, № 3.

space instruments.— «IEEE Trans. NS», 1966, NS-13, № 5.

60.Kandian K. Nuclear instruments over the last fifty jears.— «Journ. Sci. Instr.», 1968, v. 1, № 4.

61.Kennedy E. J. Low-current measurement using transistor loga­

rithmic dc electrometer.— «IEEE Trans. NS», 1970, NiS-17, № 1, parti.

62. Liesegang H. Ein logarithmischer Gleichstromverstarker mit selbstatiger Driftkompensation und kurzer Einstellzeit.— «ATM», 1958,

№268.

63.Luskow A. A. Gamma radiation monitor type TF 1'299.—

«Marc. Instr.», 1961, v. 8, Ms 2.

64. Martin J. C., Liegeois A., Briand J. Amplificateur de tres faibles signaux continue utilisant le transistor metal-oxyde-semicon- ductor.— «Acta 1МЕКО», 1967, t. 2, Budapest, 1968.

65. McLeod J. KIWI ground test neutronics instrumentation.— «IRE Trans. NS», 1962, NS-9, M° 1.

66. Meagher R. E., Bentiey E. P. Vacuum tube circuit to measure the logarithm of a direct current.— «RSI», 1939, v. 10, Ms 11.

99