SU1712890A1

SU1712890A1 - Device to measure high voltages

Info

Publication number: SU1712890A1
Application number: SU874292410A
Authority: SU
Inventors: Эрнест Николаевич Журавлев; Виктор Вячеславович Киселев; Виталий Натанович Ярославский
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Метрологической Службы
Priority date: 1987-08-03
Filing date: 1987-08-03
Publication date: 1992-02-15

Abstract

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано дл измерени посто нного напр жени , а также амплитудных значе-НИИ пульсирующего, импульсного и переменного напр жений в высоковольтных цеп х. Цель изобретени - повышение точности измерений. Устройство содержит выпр митель 1, блоки компенсации измер емого напр жени , стабилизатор 2 тока, ограничитель 3 напр жени , измерительный блок 4. Блоки компенсации измер емого напр жени содержат цепочку 5 стабилитронов, цепочку 6 туннельных диодов, переключающие транзисторы 1 и блокирующие транзисторы 8. Введение в устройство дл измерени высоких напр жений блоков компенсации измер емого сигнала поз >& л ет повысить точность измерений, так как ток, протекающий ч'ерез стабилитроны и туннельные диоды в режиме компенсации, зафиксирован стабилизатором тока устройства. 2 ил.у^hOсх>& ю ощ_щ_д^(pus.iThe invention relates to electrical measuring equipment and can be used to measure direct voltage, as well as amplitude values of a pulsating, pulsed and alternating voltage in high-voltage circuits. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. The device contains the rectifier 1, the measuring voltage compensation blocks, the current stabilizer 2, the voltage limiter 3, the measuring unit 4. The measuring voltage compensation blocks contain a chain of 5 zener diodes, a chain 6 of tunnel diodes, switching transistors 1 and blocking transistors 8. An introduction to a device for measuring high voltages of a compensation block for a measured signal, pos. &Gt; & It improves the accuracy of measurements, since the current flowing through zener diodes and tunnel diodes in compensation mode is fixed by the device current stabilizer. 2 images ^ hOсх > & yuch_shch_d ^ (pus.i

Description

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и предназначено дл измерени посто нного напр жени , а также амплитудных значений пульсирующего, импульсного и переменного напр жений в высоковольтных электрических цеп х.The invention relates to electrical measuring equipment and is intended to measure constant voltage, as well as amplitude values of pulsating, pulsed and alternating voltages in high-voltage electrical circuits.

Целью изобретени вл етс повышение точности измерений.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дл измерени высоких напр жений , содержащее выпр митель, параллельно включенные стабилизатор тока, ограничитель напр жени и измерительный блок между выпр мителем и стабилиз тором тока, введены последовательно включенные N блоков компенсации измер емого напр жени , ; аждый из которых содержит последовательно включенные цепочку стабилитронов и цепочку туннельных диодов, причем отрицательный вывод цепочки туннельных диодов одного блока соединен с отрицательным выводом цепочки стабилитронов последующего блока, а параллельно им переходами сток - исток подключены соответственно переключающие и блокирующйе транзисторы, при этом затвор переключающего транзистора соединен с истоком блокирующего транзистора (кроме последнего блока компенсации, где блокирующий транзистор отсутствует) и отрицательным выводом цепочки туннельных диодов, а затвор блокирующего транзистора соединен с катодам одного из стабилитронов последующего блока компенсации так, чтобы напр жение исток - затвор блокирующего транзистора превышало его напр жение отсечки при протекании номинального тока через стабилитроны.This goal is achieved in that a device for measuring high voltages containing a rectifier, a parallel-connected current regulator, a voltage suppressor and a measuring unit between the rectifier and a current-stabilizer are inserted in series with the N compensation blocks of the measured voltage,; Each of them contains a series of Zener diodes connected in series and a chain of tunnel diodes, with the negative terminal of the chain of diode diodes of one block connected to the negative terminal of the chain of zener diodes of the subsequent block, and parallel to them the drain-source transitions are connected, respectively, switching and blocking transistors, and with the source of the blocking transistor (except for the last compensation block, where the blocking transistor is absent) and negative m chain terminal tunnel diodes, and gate blocking transistor connected to the cathode of a Zener subsequent compensation unit so that the voltage source voltage - the blocking transistor gate voltage exceeds its cutoff voltage during the flow of rated current through the zener.

На фиг. 1 представлена функциональна схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - форма сигнала с его выхода при измерении импульсного высокого напр жени .FIG. 1 shows a functional diagram of the proposed device; in fig. 2 is the waveform from its output when measuring pulsed high voltage.

Устройство (фиг. 1) содержит последовательно включенные выпр митель 1, блоки (I, ИN) компенсации измер емого напр жени , стабилизатор 2 тока, параллельно которому подключены ограничитель 3 напр жени и измерительный блок 4. Каждый из блоков компенсации измер емого напр жени содержит последовательно включенные цепочку 5 стабилитронов и цепочку 6 туннельных диодов, параллельно которым переходами сток - исток подключены соответственно переключающие 7 и блокирующие 8 транзисторы. При этом затвор переключающего транзистора 7 соединен с истоком блокирующего транзистора 8 (кроме последнего блока N, где блокирующий транзистор отсутствует) и отрицательнымThe device (Fig. 1) contains a series-connected rectifier 1, blocks (I, IN) to compensate for the measured voltage, a current stabilizer 2 in parallel with which voltage limiter 3 and measuring unit 4 are connected. Each of the blocks for measuring the measured voltage contains a series of 5 zener diodes in series and a chain of 6 tunnel diodes, in parallel with which the switching 7 and blocking 8 transistors are connected, respectively, to the drain-source transitions. In this case, the gate of the switching transistor 7 is connected to the source of the blocking transistor 8 (except for the last block N, where the blocking transistor is absent) and negative

выводом цепочки 6 туннельных диодов, а затвор блокирующего транзистора 8 - с катодом стабилитрона в цепочке 5 стабилитронов последующего блока компенсации. На схеме та.кже показаны входные клеммы 9 и 10 устройства.the output circuit of 6 tunnel diodes, and the gate of the blocking transistor 8 - with the cathode of the Zener diode in the chain of 5 Zener diodes of the subsequent compensation unit. The diagram also shows the input terminals 9 and 10 of the device.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

В начальный момент времени блокиAt the initial moment of time blocks

(I, IIN), т.е. полевые транзисторы 7 и 8(I, IIN), i.e. field effect transistors 7 and 8

наход тс в открытом состо нии и имеют начальное падение напр жени (Uo), определ емое током Стабилизации устройства. Когда измер емый сигнал превышает порог срабатывани ограничител 3 напр жени , происход т шунтирование стабилизатора 2 токаи нарастание тока в цепи. Под действием этого тока цепочка 6 туннельных диодов блока N, наход щихс на первой ветви их вольт-амперной характеристики и зафиксированных на ней стабилизатором 2 тока, через открытые переходы сток - исток полевых транзисторов переключатс на вторую ветвь вольт-амперной характеристики. При этом из них создаетс падение напр жени , значение которого определ етс суммой их напр жений растворов ( Upaci.)- В цепочку 6 туннельных диодов включаетс столько туннельных диодов, чтобы .UpacT. была бы больше или равна напр жению отсечки (UoTc) данного, переключающего транзистора 7. что обеспечивает его полное запирание и подключение в цепь цепочки 5 стабилитронов, падение напр жени на которых компенсирует входной сигнал. Одновременно падением н апр жени на стабилитронах запираетс блокирующий транзистор 8 блока N-1. После переключени цепочки 6 туннельных диодов блока N на вторую ветвь вольт-амперной характеристики , их рабоча точка также фиксируетс стабилизатором 2 тока, но уже через открытые переходы цепочки 5 стабилитронов, что, в свою очередь, фиксирует блок М в режиме компенсации. Таким образом, по мере возрастани измер емого сигнала под действием импульсов тока, вырабатываемых ограничителем напр жени , происходит последовательное переключение блоков от N до I из провод щего состо ни в режим компенсации и, наоборот, по мере спада входного напр жени происходит их последовательное переключение из режима компенсации в провод щее состо ние. Дл нормальной работы устройства необходимо , чтобы пиковый ток туннельных диодов в цепочке 6 был бы примерно одинаков и превышал значение тока стабилизации в устройстве .are in the open state and have an initial voltage drop (Uo), determined by the current Stabilization of the device. When the measured signal exceeds the threshold of the voltage limiter 3, the stabilizer 2 currents bypass and the current in the circuit increases. Under the action of this current, a chain of 6 tunnel diodes of the N block located on the first branch of their volt-ampere characteristic and fixed by the current stabilizer 2 on it, through open drain-to-source transitions, switches to the second branch of the volt-ampere characteristic. In this case, a voltage drop is created from them, the value of which is determined by the sum of their solution voltages (Upaci.) - The chain of 6 tunnel diodes includes so many tunnel diodes to .UpacT. would be greater than or equal to the cut-off voltage (UoTc) of this switching transistor 7. This ensures its complete locking and connection to the circuit of a chain of 5 zener diodes, the voltage drop on which compensates the input signal. At the same time, the blocking transistor 8 of the N-1 block is locked by falling on the Zener diodes. After switching the chain 6 of the tunnel diodes of the N block to the second branch of the current-voltage characteristic, their operating point is also fixed by the current stabilizer 2, but already through the open transitions of the chain of 5 zener diodes, which, in turn, fixes the M block in compensation mode. Thus, as the measured signal increases under the action of current pulses produced by the voltage limiter, the blocks from N to I are transferred from the conducting state to the compensation mode and, conversely, as the input voltage drops, they are sequentially switched from compensation mode in conducting condition. For normal operation of the device, it is necessary that the peak current of the tunnel diodes in chain 6 be approximately the same and exceed the value of the stabilization current in the device.

Таким образом, если напр жени компенсации (UK Л UCT + UpacT.) в каждом ИЗThus, if the compensation voltage (UK L UCT + UpacT.) In each OF

блоков (I, II N) равны между собой иblocks (I, II N) are equal to each other and

соответствуют порогу срабатывани ограничител 3 напр жени , измер емое напр жение (Uu) определ етс по формулеcorrespond to the threshold of the voltage limiter 3, the measured voltage (Uu) is determined by the formula

Uu Uo + UkN-i- Аи, где N - число переключившихс блоков;Uu Uo + UkN-i-Au, where N is the number of switched blocks;

А и - нескомпенсированна часть напр жени , зарегистрированна измерительным блоком.A and - uncompensated part of the voltage, registered by the measuring unit.

На фиг. 2 показан сигнал с выхода уст-; ройства, зарегистрированный измерительным блоком, в качестве которого может быть использован осциллограф, дл однократных имаульсов-запоминающий осциллограф , при измерении импульсного высокого напр жени с пе эеключением трех блоков с автоматической компенсацией входного сигнала.FIG. 2 shows the signal from the output of the device; The characteristics recorded by a measuring unit, for which an oscilloscope can be used, for single-pulse imaging oscilloscopes, when measuring pulsed high voltage with disconnection of three units with automatic compensation of the input signal.

Таким образом, введение в устройство дл измерени вь1соких напр жений N блоков компенсации измер емого сигнала позвол ет повысить точность измерений, так как ток, протекающий через стабилитроны и туннельные диоды в режиме компенсации , зафиксирован стабилизатором тока устройства .Thus, introducing into the device for measuring high voltages N blocks of compensation of the measured signal allows to improve the measurement accuracy, since the current flowing through the zener diodes and tunnel diodes in compensation mode is fixed by the current stabilizer of the device.

Claims

Claims An apparatus for measuring high voltages, comprising a rectifier and a current stabilizer, in parallel with which a measuring unit and a voltage limiter are connected, as well as a chain of zener diodes connected between

A negative output of the rectifier and a positive output of the current stabilizer, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, N measurement voltage compensation units are inserted between the negative output of the rectifier and the positive output of the current stabilizer, each of which is made in the form of a corresponding chain of zener diodes and a chain of tunnel diodes, switching and blocking transistors, and the last block of compensation of the measured voltage is made in

in the form of a chain of series-connected tunnel diodes and a switching transistor, in each block of compensation of the measured voltage, the positive terminal of the chain of zener diodes is connected to

a positive terminal of a chain of tunnel diodes, and a negative terminal of a chain of tunnel diodes is connected to a negative terminal of a chain of zener diodes of the next compensation unit, the last block - to the input of a current regulator, while the switching transistor is connected to a pair of zinc-source terminals and parallel to the chain of tunnel diodes its diodes

the source leads - the gate, the blocking transistor in the (N-1) compensation blocks is connected in parallel to the chain of tunnel diodes with its drain - source leads, and the gate of this transistor is connected to the cathode of one of the zener diodes of the next compensation block.

FIG. 2