Устройство для измерения параметров комплексных сопротивлений Советский патент 1988 года по МПК G01R27/02 

42) СО О5

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения параметров комплексных сопротивлений при воздействии поляризующего напряжения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей измерителя за счет исключения необходимости заземления измеряемого комплексного сопротивления, обеспечение измерений при положительных и отрицательных поляризующих напряжениях и расширение диапазона частот измерительного сигнала.

На чертеже приведена блок-схема, устройства.

Устройство содержит источник 1 смещения, измерительную цепь 2 с источником переменного тока, измеряемо комплексное сопротивление 3, преобразователь 4 напряжение - ток, который имеет линеаризующий резистор 5, транзисторы 6 и 7 разной проводимости, диоды 8 и 9 смещения и токоограничи- вающий резистор 10,операционньй усилитель 11с цепью обратной связи,интегрирующий усилитель 12 постоянного тока.

Источник 1 смещения соединен с вторым входом измерительной цепи 2, выход которой соединен с первым зажимом измеряемого комплексного сопротивления, ,а второй зажим сопротивления соединен с выходом преобразователя 4 напряжение - ток и инвертирующим входом операционного усилителя 11 с цепью обратной связи, неинвертирующий вход которого соединен с землей, а выход - с первым входом измерительной цепи 2 и с входом интегрирующего усилителя 12 постоянного тока, выход последнего соединен с входом преобразователя 4 напряжение - ток. Коллекторы и эмиттеры транзисторов 6 и 7 включены параллельно и зашунтированы линеаризующим резистором, а их базы соединены чере смещающие диоды 8 и 9, включенные в соответствии с проводимостью транзисторов, точка соединения которых подключена к земле, а токоограничиваю- щий резистор 10 включен между эмиттерами транзисторов и входом преобразователя 4 напряжение -г ток.

Устройство работает следующим образом.

Постоянное напряжение от источника смещения поступает на измери

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тельную цепь 2, где суммируется с переменным напряжением и подается на один из зажимов для подключения измеряемого комплексного сопротивления 3. Другим зажимом измеряемое комплексное сопротивление 3 подключают к инвертирующему входу операционного усилителя 11. Потенциал этого входа за счет действия отрицательной обратной связи близок к потенциалу земли, поэтому ток через измеряемое комплексное сопротивление 3 определяется только его параметрами и приложенными к нему постоянным и переменным напряжениями.

Переменньй сигнал, пропорциональный измеряемому комплексному сопротивлению с выхода операционного усилителя 11, поступает на первый вход измерительной цепи 2. Информация о параметрах комплексного сопротивления выделяется измерительной цепью 2.

Отрицательная обратная связь по постоянному току, которой охвачен операционный усилитель 12 постоянного тока и преобразователь 4- напряжение - ток, обеспечивает близкое к нулю значение постоянного напряжения на входе усилителя 11 вследствие большого коэффициента усиления интегрирующего усилителя 12 постоянного тока.

Постоянная времени интегрирующей цепи усилителя 12 постоянного тока выбирается много больше периода низшей рабочей частоты измерителя исходя из допустимой погрешности, которая возникает из-за наличия неподавленной переменной составляющей сигнала на выходе усилителя 12 постоянного тока.

Эта составляющая погрешности уменьшается с ростом рабочей частоты измерителя, т.е. диапазон рабочих частот расширяется в верхней области.

С выхода усилителя t2 постоянного тока на вход преобразователя 4 напряжение - ток поступает постоянное напряжение, отпирающее один из транзисторов 6, 7 в зависимости от полярности поляризующего напряжения и создающее в транзисторе ток, равный току, протекающему через измеряемое комплексное сопротивление 3. Масштаб преобразования напряжение - ток определяется токоограничивающим резистором 10, при этом на коллекторных переходах транзисторов 6 и 7 смещающие диоды 8 и 9 создают запирающее напряжение, а при малых токах используетс линеаризующий резистор 5.

Преобразование напряжения в ток исключает влияние цепи обратной связи по постоянному току на характеристики операционного усилителя 11 с цепью обратной связи по переменном току, так как большое выходное сопротивление преобразователя 4 напряжение - ток не изменяет коэффициента передачи операционного усилителя 11, а следовательно, не вызьгоает дополнительного спада его амплитудно-частотной характеристики и дополнительных фазовых сдвигов.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет производить измерение параметров комплексных сопротивлений при любой полярности поляризующих напряжений в широком диапазон измерительных частот при незаземленном комплексном сопротивлении.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров комплексных сопротивлений, содержащее измерительную цепь с источником переменного тока, соединенную с одним из зажимов измеряемого, комплексного сопротивления и ист очник смещения , отличающееся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей за счет исключения необходимости заземления

5

измеряемого комплексного сопротивления, обеспечения измерений при положительных и отрицательных поляризующих напряжениях и расширения ди- апазона частот измерительного сигнала, в него введены операционный усилитель с цепью обратной связи, интегрирующий усилитель постоянного тока

Q и преобразователь напряжение - ток, состоящий из транзисторов разной проводимости, коллекторы которых соединены с первым выводом линеаризующего резистора, инвертирующим входом операционного усилителя и вторым зажимом измеряемого комплексного сопротивления, эмиттеры соединены с вторым выводом линеаризующего резистора и первым выводом токоограничивающего реQ зистора, второй вывод которого соединен с выходом интегрирующего усилителя постоянного тока, вход которого соединен с выходом операционного усилителя и первым входом измеритель5 ной цепи, второй вход которой соединен с источником смещения, а база первого транзистора соединена с анодом первого диода смещения, катод которого соединен с общей точкой устройства и анодом второго диода смещения, катод которого соединен с базой второго транзистора, причем один вывод измерительной цепи и второй вывод источника смещения и неинвертирующий вход операционного уси5 лителя соединены с общей точкой устройства.

0

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. Устройство для измерения параметров комплексных сопротивлений, преимущественно при воздействии поляризующего напряжения, содержит измерительную цепь 2 с источником переменного тока, источник 1 смещения, операционный усилитель 11 с цепью обратной связи, интегрирующий усилитель 12 постоянного тока, преобразователь 4 напряжение - ток. Устройство имеет расщи- ренные функциональные возможности за счет исключения необходимости заземления измеряемого сопротивления 3, обеспечения измерений при положительных и отрицательных поляризующих напряжениях и расширения диапазона частот измерительного сигнала, 1 шт.