SU813264A1 - Device for measuring small signals - Google Patents

Description

(54) УСТЮЙСФВб ДЛЯ ИЗ №РБНИЯ СЛАБЫХ СИГНАЛОВ(54) USTFWB FOR WEAK SIGNAL NO.

II

Изобретение относитс  к электроИЭ5«врительиой технике, в частности к устройствам дл  измерени  слабых алектрическиц сигналов в биологии, физике твердого, тела и т.д.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to electro-AIE5 "vortex technology, in particular, to devices for measuring weak electrical signals in biology, physics of solids, bodies, etc.

Известно устройство дл  поаьвивни  чувствительности при высоком уровне флюктуационных шумов, содержащее модул тор , усилитель переменного тока, детектор и усилитель низкой частоты, ключ, АЦП, реверсивный счетчик, триггер и блок временных интервалов ilj.A device for increasing sensitivity at a high level of fluctuation noise is known, comprising a modulator, an AC amplifier, a detector and a low-frequency amplifier, a key, an ADC, a reversible counter, a trigger, and a block of time intervals ilj.

Недостаток этого устройства заключаетс  8 том, что оно позвол ет повысить чувствительность только в случае фдаоктуациоиных АДДИТИВНЫХ помех , и эффективность ее резко снижаетс  в сложном случае одновременного воздействи  дрейфа нул , флюктуациоииых и мультипликативных помех.The disadvantage of this device is 8 that it allows to increase the sensitivity only in case of fdaoctuational ADDITIVE interference, and its effectiveness decreases sharply in the complex case of simultaneous influence of the drift of zero, fluctuation and multiplicative interference.

Известно,устройство, содержащее силитель типа МДМ, вход которого подключен ко входу устройс- ва 2 .It is known that the device contains a silica type MDM, the input of which is connected to the input of the device 2.

чувствительность такого устройс ва определ етс  шумами входных цепеЛ, действие котЪрых усугубл етс  одновременным воздействием на полезный сигнал мультипликативных помех (нестабильность коэффициента усилени ) и дрейфа нул . Поэтому высока  чувствитальность по напр жению (току) ие может быть получена одновременно с высоким входным сопротивлени ем (проводимостью ) и широкой полосой частоты измер емого сигнала.The sensitivity of such a device is determined by the noise of the input circuits, the effect of which is exacerbated by the simultaneous effect on the useful signal of multiplicative interference (gain instability) and zero drift. Therefore, high sensitivity to voltage (current) and can be obtained simultaneously with high input resistance (conductivity) and a wide frequency band of the measured signal.

Цель изобретени  - создание высокочувствительного и помехоустойчивого устройства дл  измерени  слабых , сигнсшов, когда, помимо высокого The purpose of the invention is to create a highly sensitive and noise-resistant device for measuring weak signals, when, in addition to high

0 уровн  гщдитивных помех, имеет место и дрейф нул .0 level of interference jam, there is also a drift of zero.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  измерени  слабых сигналов, содержащее усилитель, вход The goal is achieved by the fact that a device for measuring weak signals containing an amplifier, an input

5 которого подключен ко вхоАу устройства , снабжено нормирующим усилителем , четырьм  суммирующими усилит л ми , двум  фильтрами, двум  множительными устройствами, блоком весо0 вых коэффициентов и усилителем фот9гальваиометрического типа, вход кото рого подключен ко входу усилител , а выход - ко входу нормирующего усилител , выход которого подключнн к пр 5 мым входам первого и второго суммирующих усилителей, а выход усилител  . подключен к пр мому входу третьего суммирующего усилител  и инверсному входу первого суммирующего усилите- . л , ВЫХ04 которого подклх чеи ко вхо-5 of which is connected to the input of the device, equipped with a normalizing amplifier, four summing amplifiers, two filters, two multiplying devices, a block of weight coefficients and an amplifier of photo-galviaometric type, whose input is connected to the input of the amplifier, and the output to the input of the normalizing amplifier, output which is connected to the right 5 inputs of the first and second summing amplifiers, and the output of the amplifier. connected to the direct input of the third summing amplifier and the inverse input of the first summing amplifier. l, Vyh04 which podklh chey

Claims (2)

0 ду первого фильтра -и входу второго фильтра, выход последнего подключен к инверсному входу третьего суммирующего усилител , а выход первого фильт ра-к инверсному входу второго суммирующего усилител , причем выходы . второго и третьего суммирующих усилителей подключены соответственно к первым входам первого и второг1о мноЖИТеЛЬНЫХ устройств, к вторым ВХОДс1М которых подключены выходы блока весовых коэффициентов, а выходы множительных устройств подключены на вход четвертого суммирующего усилител . На чертеже изображена функциональна  схема устройства/дл  измерени  слабых сигналов. Устройство содержит фотогальванометрический усилитель 1, выход которого подключен ко входу нормирующего усилител  2, выход которого подключен к пр мым входам первого и второго суМ мирующих усилителей 3 и 4, а выход усилител  5 подключен к пр мому входу третьего суммирук1(1|1§го усилител  6 и инверсному ВХОДУ первого суммирующего усилител  3, выход котсгрё.г.о подключен ко входу первого фИльтра 7 ,и нхо ду. второго фильтра 8, выход которого подключен к инверсному входу третьего суммирующего усилител  6, а выход первого фильтра 7 - к инверсному входу второго сумгиирующего усилител  4, причем выходы второго и третьего суммирующих усилителей 4 и 6 подключены соответственно к первым входам первого и второго множительных устройств 9 и 10, на вторые входы которых подключены выходы блока 11 весовых коэффициентов, а множительных устройств 9 и 10 подключены на вход суммирующего усилител  12. Устройство работает, следующим образом .. На входы фотогальванометричеЬкого усилител  1 и усилител  5 поступает случайный сигнал. С выхода усилител  1 (с целью нормировки) выходной сигнал поступает на нормирующий усилитель 2. В фотогальванометрическом усилителе 1 преобладает погрешность, .вызванна  дрейфом нул  1(t), а в уси лителе 5 преобладает погрешность, вызванна  флюктуационными шумами входных цепей h (t) . С 1выхода нормирующего усилител  2 сигнал x(t)(t) поступает на пр мой вход суммирующего усилител  3, а с выхода усилител  5 сигнал x(t)+n(tj поступает на инверсный вход суммирующего усилител  3, на выходе которого по вл етс  сигнал вида t(t)-п(t). Первый фильтр 7 пропускает составл ющую 1(t} , котора  вычитаетс  из сигнала x(t)t(t с эыхода усилител  2 суммирукщим уси лителем 4. Второй фильтр 8 пропускает , составл ющую п (t) , котор а  вычитаетс  из сигнала x(t)+n(t) суммирующим усилителем 6, .Сигналы с выход усилителей 4 и б поступают соответственно на множительные устройства 9 и 10, где умножаютс  на весовые коэффициенты, и далее суммируютс  суммируюцим усилителем 12. i Изобретение позвол ет за счет-небольшого увеличени  аппаратурного объема обычного усилительного устройства (не более чем в 2,5 раза) 11овысить его чувствительность и помехоустойчиэость , что создает возможность провести р д фундаментальных научных исследований с биологическими объектами при низких температурах , в области физики твердого тела И т.д. При этом простота предлагаемого устройства позволит при эксплуатации отказатьс  от дорогосто щего прецизионного оборудовани  и ЦВМ и обеспечить его низкую себесто имость при внедрении в серийное производство ., Формула изобретени  Устройство дл  измерени  слабых сигналов, содержащее усилитель, вход которого подключен ко входу устройства , отличающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительности и помехоустойчивости, оно снабжено нормирующим усилителем, четырьм  суммируюш.ими усилител ми, двум  фильтрами/ двум  множительными устройствами , блоком весовых коэффициентов и урилителем фотогальванометрического типа, вход которого подключен ко входу усилител , а выход подключен ко входу нормирующего усилител , выход которого подключен ц пр мым входам первого и второго суммирующих усилителей, а выход усилител  подключен к пр мому входу третьего суммирующего усилител  и инверсно 1у входу первого суммиру1рщего усилител , выход которого подключен ко входу первого фильтра и входу второго фильтра , выход последнего подключен к инверсному входу третьего суммирующего усилител , а выход первого фильтра - к инверсному входу второго суммирующего усилител , причем выходы второго и третьего суммирующих усилителей подключены соответственно к первым входам первого и второго множитель-, ных устройств, на вторые входы которых подключены выходы блока весовых коэффициентов, а выходы множительных устройств подключены на вход чбтаертого суммирующего усилител . Источники инфррмации, прин тые во внимание Нри экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 44411б,-кл. G 01 R 19/00, 1972. 0 for the first filter and the input for the second filter, the output of the latter is connected to the inverse of the third summing amplifier, and the output of the first filter is for the inverse of the second summing amplifier, and outputs. The second and third summing amplifiers are connected to the first inputs of the first and second multiply devices, respectively, to the second INPUTS1M of which are connected the outputs of the weight block, and the outputs of the multiplying devices are connected to the input of the fourth summing amplifier. The drawing shows a functional diagram of a device for measuring weak signals. The device contains a photogalvanometric amplifier 1, the output of which is connected to the input of a normalizing amplifier 2, the output of which is connected to the direct inputs of the first and second sumM amplifiers 3 and 4, and the output of amplifier 5 is connected to the direct input of the third summer (1 | 1 6 and the inverse INPUT of the first summing amplifier 3, the output of the coaxial generator is connected to the input of the first filter 7, and the second filter 8, the output of which is connected to the inverse input of the third summing amplifier 6, and the output of the first filter 7 to the inverse input ode second summing amplifier 4, and the outputs of the second and third summing amplifiers 4 and 6 are connected respectively to the first inputs of the first and second multiplying devices 9 and 10, the second inputs of which are connected to the outputs of the weight gain unit 11, and the multiplying devices 9 and 10 are connected to the input summing amplifier 12. The device operates as follows. A random signal arrives at the inputs of photogalvanometric amplifier 1 and amplifier 5. From the output of amplifier 1 (for the purpose of normalization), the output signal is fed to the normalizing amplifier 2. In the photogalvanometric amplifier 1, the error caused by drift zero 1 (t) prevails, and in amplifier 5, the error caused by the fluctuation noise of the input circuits h (t) . From the 1 output of the normalizing amplifier 2, the signal x (t) (t) is fed to the direct input of the summing amplifier 3, and from the output of the amplifier 5, the signal x (t) + n (tj to the inverse input of the summing amplifier 3, the output of which appears a signal of the form t (t) -n (t). The first filter 7 passes component 1 (t}, which is subtracted from the signal x (t) t (t from the output of amplifier 2 by summing amplifier 4. The second filter 8 passes n (t), which is subtracted from the signal x (t) + n (t) by summing amplifier 6. The signals from the output of amplifiers 4 and b are fed to multipliers, respectively. devices 9 and 10, where they are multiplied by weighting factors, and further summarized by totaling amplifier 12. i The invention allows for a small increase in the instrumental volume of a conventional amplifying device (not more than 2.5 times) to increase its sensitivity and interference resistance, which creates the opportunity to conduct a series of fundamental scientific research with biological objects at low temperatures, in the field of solid state physics, etc. At the same time, the simplicity of the proposed device will make it possible during operation to reject expensive precision equipment and digital computers and ensure its low cost when introduced into serial production., Invention Apparatus for measuring weak signals containing an amplifier, whose input is connected to the input of the device, that, in order to increase sensitivity and noise immunity, it is equipped with a normalizing amplifier, four summed amplifiers, two filters / two duplicating devices The device is connected to the amplifier input, and the output is connected to the input of the normalizing amplifier, the output of which is connected to the direct inputs of the first and second summing amplifiers, and the output of the amplifier is connected to the direct input of the third summing amplifier and inversely to the first input of the first summing amplifier, the output of which is connected to the input of the first filter and the input of the second filter, the output of the last is connected to the inverse input of the third summing the amplifier and the output of the first filter to the inverted input of the second summing amplifier, the outputs of the second and third summing amplifiers are connected respectively to the first inputs of the first and second multiplying devices, to the second inputs of which are connected the outputs of the weighting unit, and the outputs of multiplying devices are connected to the input of the summed amplifier. Sources of information taken into account for NRI examination 1. Author's certificate of the USSR 44411b, -kl. G 01 R 19/00, 1972. 2.Пр нишников В.А. Интегрирующие цифровые вольтметры посто нного тока. Л., Энерги , 1976, с. 180-185, рис. 4-28.,2.Pr Nishnikov V.A. Integrating digital DC voltmeters. L., Energie, 1976, p. 180-185, fig. 4-28., Вых99Vykh99