Устройство для измерения выходного сопротивления повторителя напряжения Советский патент 1984 года по МПК G01R27/00 

2. Устройство по п. 1, о т л ч ающееся few, что первый 1128190 и - второго образцового резистора соедивыводнен с первым выходным зажимом.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ -ИЗМЕРЕНИЯ ВЫХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОВТОРИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее повторитель напряжения, источник питания со средним выводом, измерительный прибор, источник входного напряжения, выключатель . и образцовый резистор, причем три вывода источника питания со средним выводом соединены с питающими выводами повторителя напряжения, средний вывод источника питания со средним РГО/ОЗ.Т wj-%i: .. /, выводом соединен с первым выводом образцового резистора, второй вывод которого через выключатель соединен с выходом повторителя-напряжения и первым выходным зажимом, вход повторителя напряжения соединен с источником входного напряжения, второй вывод которого соединен с общей шиной устройства и с одним из выводов измерительного прибора, отличающееся тем, что, с целью повьпиения точности измерений, в него введены второй и третий образцовые резисторы, причем вторые выводы обоих образцовых резисторов объединены и соединены с общей шиной устройства, первый вывод второго образцового реСП зистора соединен с вторым выводом первого образцового резистора, первый вывод которого соединен с первым выводом третьего образцового резистора и вторым выходным зажимом устройства. д х :о

Изобретение относится к измерител ной технике и предназначено дпя измерения выходного сопротивления повторителя напряжения. Известно устройство для измерения выходного сопротивления стабилизаторов непряжения, содержащее повтори тель напряжения и микровольтметр lj . Данное устройство при измерении в ходных сопротивлений повторителя напряжения имеет низкую точность измерения и требует применения селективныхмикровольтметров. Наиболее близким по технической сущности k предлагаемому является, устройство для измерения выходного сопротивления усилителей и повторителей напряжения, содержащее повтори тель напряжения, источник питания со средним выводом, измерительный прибор, источник входного напряжения, выключатель, образцовый резистор, , , причем три вьгоода источника питания со средней точкой соединены с питающими выводами повторителя напряжения, средний вывод источника пи тания со, средней точкой также соединен с первым выводом образцового резистора, второй вывод которого через выключатель соединен с выходом повто рителя напряжения и первым выходным зажимом, вход.повторителя напряжения соединен с источником входного напря жения, второй вывод которого соединен с общей шиной- устройства и с одним из выводов измерительного прибора 2 . Недостатком известного устройства является низкая точность измерений ввиду низкой точности образцового сопротивления в диапазоне значений менее 0,1 Ом (ввиду-влияния сопротивлений соединенных проводников). Значения образцового и выходного сопротивлений должны быть сравнимы для обеспечения требуемой точности измерений. При сравнимых выходном и образцовом сопротивлениях мало неискажеиное.выходное нгшряжение, что уменьшает точность измерения. При выборе образцового сопротивления большего, -чем выходное сопротивление повторителя напряжения, неискаженное выходное напряжение увеличивается, но становится сравнимы напряжения U. и Uj (напряжения при разомкнутом и замкнутом выключателе), что уменьшает, точность измерений. Цель изобретения - повьш1ение точности измерений.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, для измерения выходного сопротивления повторителя напряжения, содержащее повторитель напряжения, источник питания со средним -выводом, измерительный прибор, источник входного напряжения, выключатель и образцовый резистор, причем три вывода источника питания со средним выводом соединены с питающими выводами повторителя напряжения, средний вывод источника питания со средним выводом также соединен с nepBbiM выводом образцового резистора, второй вывод которого через выключатель соединен с выходом повторителя напряжения и первым выходным зажимом, вход повторителя напряжения соединен с источником входного напряжения, второй вывод которого соединен с общей шиной устройства и с одним из выводов измеритель- i ирго прибора, введены второй и третий образцовые резисторы, причем вторые выводы обоих образцовых резисторов объединены и соединены с общей,шиной устройства, первый вывод второго образцового резистора соединен с вторым выводом первого образцового резистора, первый вывод которого соединен с первым выводом третьего образцового резистора и вторым выходным зажимом устройства. Кроме того, первьй вывод второго образцового резистора соединен с первым выходным зажимом. На фиг, 1 и 2 приведены принципиальные схемы вариантов устройства. Устройство содержит первьй 1, вто фой 2 и третий 3 -образцовые резисторы, повторитель 4 -напряжения-, источ. ник 5 входного напряжения, измерител ный прибор. - вольтметр 6, источник 7 питания со- средним выводом, выключатель 8, первый выходной зажим 9, второй выходной зажим 10. Источник 5 входного напряжения по ключен к входу повторителя 4 и общей шине. Образцовые ре:зисторы 1 .и 3 сое динены первыми выводами со средней : точкой источника 7 питания, выходным зажимом 10 и питающим входом повтори теля 4. Выход повторителя 4 соединён с вьжлючателем 8 и выходным зажимом 9. Второй вывод резистора 1 соединен с первьм выводом резистора 2 и другим выводом выключателя 8. Вторые выводы резисторов 2 и 3 соеданены с общей шиной и одним из выводов вольтметра 6.Устройство работает следующим образом., На последовательно включенных резисторах 2 и 3. собран делитель положительной обратной связи (фиг. 2, вы ключатель 8 разомкнут;. Повторитель 4 напряжения в данном включении 0удет усилителем напряжения с коэффициентом усиления S /4 1/Р и погрешностью коэффициента усиления У -(1-К) (1-otK), где и - напряжение между вторым выходным зажимом 10 и первым выходным зажимом 9, UQ напряжение исто 1ника входного напряжения, /(). ot йз/(Й2+Нэ,) при ((. повторитель на пряжения построен на усилителях, охвач.енных 100%-ной отрицательной обратной связью, то при выборе S K(j (что всегда имеет место на практике) где KU - коэффициент, усиления усилиогеля, на котором построен повторитель напряжения, суммарная- обратная связь будет всегда отрицательна. Йри замкнутом выключателе- 8 к выходной цепи подключается образцовый резистор 1, Это приводит к уменьшению напряжения И, (так же, как и в известном устройстве). Однако при .охвате повторителя цепью положительной обратной связи его вьгходное сопротинление также увеличивается в 1//5 раз, что позволяет применить образцовый резистор 1 в /(b раз большего номинала и тем самым значительно повысить точность измерений выходного сопротивления повторителяза счет уменьшения влияния сопротивлений проводников. Кроме того, на. выходе повторителя возможно получить большее неискаженное напряжение по сравнению- с прототипом; что также, повышает точность измерений. Устройство работает- следующим образом (фяг. .1) , Для измерения выходного сопротивления при разомкнутом выключателе 8 вольтметром 6 измеряют выходное напряжение на выходе повторителя Uj Устройство в этом режиме-работает как преобразователь. При замкнутом выключате.пе 8 вольтметром-6 измеряют напряжение УЗ (при неизменном напряжении UQ ). Работа схемы на фиг.Г при замкнутом выключателе 8 ничем не отличается от работы схемы на фиг.2 при замкнутом: выключателе 8. Выходное напряжение схемы снимается с разистора 2 (Rj), и его значение-всегда меньше/и . Значение образцового, резистора 1 ( о ) необходимо выбирать так, -чтобы отношение , 2. Выхрдное сопро ивлениепреобразова-геля- определяется выражением V ui b ,«йэ где у - погрешность измерения выходного сопротивления устройством на фиг. 1. . t - l-i;l i H-IH l;l { 1-a Rr -«i lvl ll- Vtl4,i -l H1гМ- П а :где |Z R,(R,tSiV(Ri R2 ORH- входное сопротивление вольтметра. Считая, что входные сопротивления повторителя R 10 Ом и вольтметра 8|,10 Ом и намного больше образцовых сопротивлений R, , Rjи пренебрегая членами второго, порядка малости, получим .и-о. Отсюда следует, что погрешность изме рения минимальна при г/Й,л (1-к). Рассмотрим работу устройства дпя измерения выходного сопротивления повторителя согласно фиг. 2. Вольтметр 6 измеряет -напряжение на образ цовом резисторе 3 (R) и равное и при разомкнутом выключателе 8, и и2 при замкнутом выключателе Э (при неизменном напряжении УО ) Так как значение сопротивления выбирается намного большим значения сопротивлений , и R , то выходные напряжения устройства U.;, и ид намно то больше выходных напряжений устройства на фиг, 1, что повышает точ ность измерений. Значения образцового резистора 1 (Я,) необходимо выбирать так, что бы отношение U,-/LlV 2 . Необходимо отметить, что при выполнении указанных условий О, л Uj . Однако -в данном случае вольтметр и источник входного напряжения имеют общую точку, что уменьшает наводки. Выходное сопротивление повторителя (|-.l i R, .зМ 2 norpeiuHocTb измерения выхо Ного сопротивления устройством на фиг. 2./ (41,н.ч( -«|-(,(1«1 l af/T,(-«Vs(-)-«,H} l/ THi;Vf-(fIl-) H4VT,i-o.5i(«4)«,(.-.|. Считая, что входные сопротивлени Считая, что входные сопротивлен повторителя R710 Ом и вольтметра 06 R Ю Ом и намного больше образцовых сопротивлений К , и Rj и пренебрегая членами второго порядка малости, получим/ К, г .,. :,( G, ,). Необходимо отметить, что при измерениях как в известном, так и в предлагаемом устройствах необходимо . контролировать, например, осциллографом форму напряжений ll( , U, ,0 , Urt . Измерения необходимо проводить при максимальном выходном неискаженном напряжении. Расчетные значения быражений 1 и 4 подтверждаются экспериментальной проверкой. Таким образом, использование изобретения позволяет повысить точность измерений выходного сопротивления как по сравнению с известным устройством, так и по сравнению с базовым объектом PJ. При измерении выходного сопротивления повторителя с помощью базового устройства, основанного на методике добавочного образцового сопротивления, включенного между выходом генератора низкой частоты и выходомшовторителя, ввиду малой нагрузочной способности повтори теля на операцибнных усилителях приходится выбирать большие добавочные сопротивления (больше 0,5-1 кОм). При выходных сопротивлениях повторителя, выполненного на одном операционном усилителе (типовое значение 0,02 Ом), необходимо измерять напряжение менее 20 кйсВ, что требует наличия селективных микровольтметров, малошумящих источников питания, дополнительного экранирований повто-, ТВителя. Следует отметить, что обеспечить с требуемой точностью измерения затруднительно ввиду наличия собственньЬс шумов повторителя. Еще большие погрешности будут при измерении данным устройством- составных повторителя, имеющих значительно меньшие выходные сопротивления. Таким образом, обеспечивается существенное повьш1ение точности измерения выходного сопротивления повторителя как по сравнению с известным устройством, так и по сравнению с базовым объектом.

Фиг.2