10.12.2010
Im Rahmen des vom BMWi geförderten Technologietransfer-Programms „MNPQ-Transfer“ zur Unterstützung kleiner und mittlerer Unternehmen bei der Umsetzung von Innovationen in den Bereichen Messen, Normen, Prüfen und Qualitätssicherung wurde eine originäre technische Geräteentwicklung der PTB aus dem Bereich der elektrischen Präzisionsmesstechnik nach zweijähriger Projektlaufzeit erfolgreich an ein Kleinunternehmen zur Kommerzialisierung transferiert.
Der in Kooperation mit der Magnicon GmbH zur Serienreife weiterentwickelte neuartige digitale Spannungsrampengenerator dient in Kombination mit Präzisionskondensatoren zur Generierung kleinster Stromstärken im Bereich von etwa 100 pA bis 1 fA, welche beispielsweise zur präzisen dynamischen und rückführbaren Kalibrierung von Pikoamperemetern benötigt werden
(Bild 1).
Die Vorzüge des neuartigen, auf Digitaltechnik basierenden Rampengeneratorkonzepts beruhen auf der Möglichkeit des vollständig computergesteuerten Betriebs, seiner Flexibilität bezüglich der Wahl der Spannungsrampengeschwindigkeit, der Abwesenheit von Transienten sowie der hohen Linearität der erzeugten Spannungsrampe.
Durch ein in der PTB entwickeltes und patentiertes Ausgleichsverfahren können die differentiellen Nichtlinearitäten der in der Schaltung kaskadiert eingesetzten Digital-Analogwandler in hohem Maße reduziert werden, so dass die verbleibende relative Standardabweichung der Linearitätsvariation in der erzeugte Spannungsrampe weniger als 2×10-5 beträgt. Die Rampengeschwindigkeit dU/dt kann zwischen 1 mV/s and 1 V/s variiert werden, und Rampenamplituden von ± 10 V sind möglich.
Bild 1:Prinzip der Erzeugung eines konstanten Gleichstroms durch Laden eines Kondensators. Die vom Spannungsrampen-
generator generierte, zeitlich linear ansteigende bzw. abfallende Spannung U wird an einen Kondensator mit der Kapazität C gelegt. Es ergibt sich ein Gleichstrom I = C.dU/dt, der zum Kalibrieren eines Messgeräts genutzt werden kann.
Ansprechpartner: Gerd-Dietmar Willenberg
Fachbereich 2.6: Elektrische Quantenmetrologie