Магазин сопротивлений-калибратор напряжения Советский патент 1988 года по МПК G01R27/00 

U

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для изготовления магазинов сопротивлений - калибраторов напряжения например, при изготовлении приборов для проверки теплотехнических средств измерений, работающих ка с термопреобразователями сопротивления, так и с термоэлектрическими преобразователями (термопарами).

Цель изобретения - повышение точности,

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройс ва.

Устройство содержит первьп и второй повторители 1 и 2 напряжения, мера 3 отношения, управляемый муль- тирезистор 4, источник 5 напряжения, первый коммутатор 6, выполненный на п ключах 6 , 6,.,,6 второй

7

чах 71 s,7,.. .7 9.и 10

Устройство работает следующим образом.

При использовании устройства в качестве магазина сопротивления выходами устройства служат выходные шины 8 и 10, а при использовании устройства в качестве калибратора напряжения используют выходные шины 9 и 10.

Рассмотрим работу устройства в каждом из указанных режимов.

п f

выходные шины 8,

При использовании устройства в качестве магазина сопротивления один из резисторов управляемого мультирезис- тора А (в зависимости от диапазона воспроизведения сопротивления) с помощью первого и второго коммутаторов 6 и 7 подключается соответственно к выходам первого и втотзого повторитеей 1 и 2 напряжения. При этом напря- j можно пренебречь.

Учитывая, что з для современных оп лителей составляет пер, а значение со порядка 100 Ом (дл ментов на полевых составляющей

Тогда вьфажение ставить в виде:

жение, возникающее на подключенном резисторе управляемого мультиреэисто- ра Д, с помощью первого повторителя 1 напряжения воспроизводится на входах меры 3 отношения. Входное напряжение на выходе меры 3 отношения с помощью второго повторителя 2 напряжения воспроизводится между его выходом и выходной шиной 10, Цепи пита,ния повторителя напряжений гальванически развязаны. При подключении источника тока к выходным шинам 10 и 8 напряжение, возникающее между ними, определяется выражением

0

5

0

«;

где и.

- и

вы. 2

(1)

и

напряжение на вьгх, ;1ньг/. шинах 8 и 10 при прот(.ка- нии тока (, источника тока

эквивалентное сопрот1 .вле- ние ключа второго коиму- татора 7;

напряжение между выходом второго повторителя 2 напряжения и выходной шиной 10.

Напряжение повторяет гжвивалентное напряжение между выходом и инвертирующим входом второго повторителя 2 напряжения, которое определяется выражением

быч.г

и

бык. 7

: 1вхГ,-ь (1-/),(2)

Q

5

где

эквивалентное сопротивление ключа первого коммутатора 6

р - коэффициент деления меры 3 отношения между общей точкой питания повторителя напряжения и выходом; - входной ток первого повторителя 1 напряжения. Подставив значение Ug,, из выражения (2) в (1), получим

и

R;

1„ R,,. m - I

о;Р/

f,

(3)

Учитывая, что значение тока Igx для современных операционных усилителей составляет десятки пикоям- пер, а значение сопротивления Г; порядка 100 Ом (для ключевых элементов на полевых транзисторах), то составляющей в вьфажении (3)

можно пренебречь.

Тогда вьфажение (3) можно представить в виде:

loR,

S/

(4)

Как видно из вьфажения (4), напряжение на зажимах магазина сопротивлений зависит только от тока источника тока, подключенного резистора управляемого мультирезистора 4 и не зависит от переходного сопротивления ключей. Указанное подключение резисторов управляемого мультирезистора 4 в магазине сопротивлеНИИ полностью устраняет влияние переходных сопротивлений ключей, что обеспечивает пысокис метрологические характеристики последнего.

При использовании устройства в качестве калибратора напряжения к выходам повторителей 1 и 2 напряжения с помощью коммутаторов 6 и 7 подключается т сточник 5 напряжения. Аналогично описанному выше напряжение на выходных шинах 9 и 10 опреде ляется выражением

27306

ройства определяется только значением напряжения источника 5 напряжения, я также кодом, записанным в r-iepe 3 от- f. ношения, и не зависит от остаточных параметров ключей. Выходное сопротивление калибратора напряжения опрелс- ляется выходным сопротивлением второго повторителя 2 напряжения. Q Для удобства код, пoдaвae nлй в меру 3 отношения, можно дополнительно инвертировать, тогда выражение (8) можно записать в виде

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности. Устр-во содержит повторители напряжения (ПН) 1 и 2, меру 3 отношения, управляемый мультирезистор 4, источник 5 напряжения, коммутаторы 6 и 7, выполненные на ключах, и выходные шины 8, 9 и 10. При использовании устр-ва в качестве магазина сопротивлений напряжение на его зажимах зависит от тока источника тока, подключенного к шинам 8 и 10, а также от подключенного в зависимости от диапазона воспроизведения сопротивления одного из резисторов управляемого мультирезистора 4 и не зависит от переходного сопротивления ключей коммутаторов 6 и 7. Такое подключение резисторов полностью устраняет влияние переходных сопротивлений ключей, что обеспечивает высокие метролог гческие х-ки устр-ва. При использовании устр- ва в качестве калибратора напряжений напряжение.на шинах 9 и 10 определяется значением напряжения источника 5, подключенного коммутаторами 6 и 7 к выходам ПН 1 и 2, а также кодом, записанным в мере 3, ti не зависит от остаточных параметров ключей. Выходное сопротивление калибратора напряжений определяется выходньм сопротивлением ПН 2. 1 11л. сл И to М со о 05 fO

и

bblV.l

-

(5)

где - напряжение на выходных

шинах 9 и 10; вьк ч иэпряжение между выходом

второго повторителя 2 напряжений и выходной шиной 10; 1„ - ток нагрузки калибратора

- напряженийi Г; - сопротивление ключа

второго кo fмyтaтopa 7. Абсолютное значение Ug, опре- целяется выражением

аы... E,(1-(t) Тцг,.,(6

ex

где Rg - входное сопротивление первого повторителя 1 напряжения;

1 - входной ток первого повторителя 1 напряжения; Г; ,Г| - сопротивления ключей первого и второго коммутаторов 6 и 7; р - значение кода, установ-

ленного мерой 3 отношения Учитывая, что значение RgJ для повторителей напряжения, выполненных на современных ОУ, имеет сравнительно большое значение (порядка десят- ков мегаОм), а значение тока малое, соответствующими составляющими выражения (6) можно пренебречь. Тогда выражение (6) можно записать

и

выи,7

Е/1 -|U) + . (7)

Подставив значение U g из выражения (7) в (5), получим

и

8ых Е,(1-)+ 1„г,- 1,г,. E,(1-|,j). (8)

Как видно из выражения (8), напряжение яа вьгходных шинах 9 и 10 уст

и

15ЫХ

Е,

||И

(9)

Формула изобретения

Магазин сопротивленго - калибратор напряженияJ содержащий первый повторитель напряжения, источник напряжения, первьй коммутатор, отличающийся Тем, что, с целью повышения точност,;, в него введены второй повторитель наь ряжения, второй коммутатор, мера отношения, управляемьп fyльтиpeзиcтop, при этом первые и второй повторители напряжения выполнены ня операционных усилителях с искусственной средней точ кои,

а вход управляемого мультиQ

с

5

0

5

резистора соединен с инвертирующим входом первого повторителя напряжения и является первым выходом магаэи- на сопротивления, мера отношения включена между неинвертирз ющим входом и выходом первого повторителя напряжения, отвод которой соединен с инвертирующим входом второго повторителя напряжения, неинвертирующий вход которого является вторым выходом магазина сопротивления и калибрат.ора напряжения, первый и второй коммутаторы выполнены на п-ключах,при этом п-1 выходов управляемого мультире- зистора соединены с п-1 входами первого и второго коммутаторов соответственно, п-е входы первого и второго коммутаторов объединены и являются первым выходом калибратора напряжения и через источник напряжения подключены к инвертирующему входу первого повторителя напряжения, выходы первого коммутатора объединены и подключены к выхсду первого повторителя напряжения, а выходы второго коммутатора объединены и подключены к выходу второго повторителя напряжения.