Устройство для измерения номиналов электрических цепей Советский патент 1987 года по МПК G01R27/26 

5

10

15

20

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных измерительных системах для измерения параметров резисторов, конденсаторов и катушек индуктивностей, входяп№1х в состав печатных узлов.

Цель изобретения - повьшение точности измерений, путем уменьшения влияния ключей измерительной цепи на результат измерения.

На чертеже показана блок-схема устройства для измерения нО Шналов электрических цепей.

Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, дифференциальный усилитель 2, выполненный на one- . рационном усилителе 3 и образцовых резисторах 4-7, ключи 8-13 для подключения измеряемой цепи 14, содержащей измеряемый 15 и шунтирующие 16 и 17 элементы, операционный усилитель 18, первый образцовый резистор 19, повторитель 20 напряжения и блок 21 измерения.

Причем Источник 1 опорного напряжения через образцовый резистор 4 соединен с инвертирующим входом опе рационного усилителя 3, который че- рез последовательно соединенные об- . разцовый резистор 5 и ключи 8 и 13 i охвачен отрицательной обратной свя- зью, первый узел измеряемой электрической цепи 14 соединен с общей точкой ключей 8 и 13, -второй - с общей точкой соединения ключей 10 и 11, а третий через ключ 10 - с общей шиной и через ключ 11 с неинвертирующим входом операционного усилителя 18, ин- вертирующий вход которого соединен с вторым выводом ключа 9 и с входом повторителя 20 напряжения, выход которого соединен с общей шиной через последовательно соединенные образцо- вые резисторы 6 и 7, общая точка соединения которых соединена с неинвер- тируюрщм входом операционного усилителя 3, второй вывод ключа 12 через образцовьш резистор 19 соединен с выходом операционного усилителя 18, вход блока 21 измерения соединен параллельно образцовому резистору 19.

Устройство для измерения номиналов электрических цепей работает сле- дукшщм образом.

Источник 1 опорного напряжения формирует тестовое воздействие IJ , которое поступает на образцовьй ре

25

30

35

50

55

зистор 4 дифференциального усилителя .2, охваченного отрицательной и положительной обратной связью. Отрицательная обратная связь осуществляется через замкнутые .ключи, 8 и 13 и образцовый резистор 5. Цепь положительной обратной связи составляют шунтируюпщй элемент 16 и сопротивление замкнутого ключа 10, образующие делитель напряжения, средняя точка которого подключена к неинвертирую- щему входу операционного усилителя 18. При этом, учитывая свойство операционного усилителя с высокой точностью поддерживать на своих входах одинаковые потенциалы, значение напряжения на средней точке этого де- , лителя через повторитель 20 напряжения поступает на образцовый резис- тор 6.

в связи с этим, через замкнутые ключи 8 и 13 дифференциальный усилитель 2, независимо от величины сопро- тивления ключа 13, на электрической цепи 14 формирует напряжение, равное

и и

1

R

, .э

R +R Т 6

7 R4+Rs+rs R.

где R, R, R, R - соответственно сопротивления образцовых резисторов 4, 5, 6, 7j .сопротивления замкнутых ключей 8 и 13; импеданс шунтирующего элемента 16, При этом на инвертирующем входе операционного усилителя 18 устанавливается напряжение

13

Z,

и

UCL

Лб +г,.

и

R.

Га

+ г

-10

Гю R7(Rs+R7+i ) ,R,+R,)R, .

. Цри условии R, - Rg после проведе- ния преобразований выражения для U

и и принимают вид

55

и. и.

R.

2 RV;Z,,

+ 10

2 Rj e+ 7 - r№7-Rc

13

и о

5 +JJ

R

2 R TZ +r

Ч 16 10

Гю

(R.)

Исходя из этого, к измеряемому элементу 15 электрической цепи 14 прилагается напряжение U U - U а падение напряжения на образцовом резисторе 19, включенном через замкнутый ключ 12 в цепь обратной связи операционного усилителя 18, равно

-и

R. 3 Z

а

15

-г-1:

Z

15

-сопротивление образцового резистора 19;

-импеданс измеряемого элемента 15;

р.

2 16

«4 2R(Z,. +Г,, ),+Rs+r)

Из формулы видно, что падение напряжения на образцовом резисторе 19

пропорционально проводимости измеря емого элемента 15. Это напряжение поступает на блок 21 измерения, где преобразуется в цифровой эквивалент. Измерение падения напряжения только на образцовом резисторе 19 позволяет исключить влияние на результат измерения сопротивлений замкнутых ключей 9 и 12, через которые электрическая цепь подключена к операционному усилителю 18.

, Коэффициент Р в выражении для иR 3определяет погрешность измерения обусловленную влиянием сопротивлений замкнутых ключей 8 и 13, Величина этих сопротивлений в реальных условиях может достигать значения 1.0м. При этом величину сопротивлений обр- разцовых резисторов 4 и 5 можно взят достаточно большой, чтобы влияние сопротивлений г и г на результат . измерения было пренебрежимо мало. -. Так, например, при r-i г,о 1 Ом, R , RS 10 кОм, 8-Ом получим

ВНШШИ Заказ 5117/44

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1347040

Р 1,000094, что определяет погрешность измерения S 0,01%.

Сопротивление ключа 11 не вносит погрешности измерения, так как входной ток операционного усилителя 18 незначителен.

0

5

5

0

0

Б

5

0

Формула изобретения

Устройство для измерения номиналов электрических цепей, содержащее источник опорного напряжения, первый резистор, соединенный с выходом первого операционного усилителя, первый ключ, один из цыводов KOTOjjioro соединен с первой клеммой для подключения измеряемой электрической цепи, вторая клемма через второй ключ соединена с инвертирующим входом первого операционного усилителя, а третья клемма через третий и четвертый ключи соединена с общей щиной и неинвертирующим входом первого операционного усилителя соответственно, один из входов блока измерений соединен с выходом первого операционного усилителя, отличающееся тем что, с целью повышения точности измерения, оно содержит пятый и шестой ключи, второй операционный усилитель,

четыре образцовых резистора, повторитель напряжения, причем вторая клемма для подключения измеряемой цепи через пятый ключ соединена с вторым входом блока измерений и вторым выводом первого резистора, вход повторителя напряжения соединен с

i инвертирующим входом первого операционного усилителя, а выход через последовательно соединенные четвер- тьй и пятый образцовые резисторы соединен с общей шиной, общий вывод которых соединен с неинвертирующим

I входом второго операционного усилителя, выход которого через последовательно соединенные первый и тестой ключи, третий образцовый резистор соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, который через второй образцовый резистор соединен с выходом источника опорного напряжения.

Тираж 729 Подписное

Изобретение может быть использовано в автоматизированных измерительных системах для измерения параметров, резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности, входящих в состав печатных узлов. Устройство для измерения номиналов электрических цепей содержит источник 1 опорного напряжения, дифференциальный усилитель (у) 2, содержащий операционный У 3 и образцовые резисторы (р) 4-7, ключи 8-13, измеряемую цепь 14, содержащую измеряемый элемент (э) 15 и шунтирукяцие Э 16, 17, операционный У 18, образцовый Р 19, повторитель 20 напряжения и блок 21 измерения. Изобретение повышает точность измерений путем уменьшения влияния ключей измерительной цепи на результат измерения. 1 ил. (Л со о