Магазин сопротивлений Советский патент 1991 года по МПК G01R27/00 H03H11/46 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве кодоуправляемой многозначной меры электрического сопротивления.

Цель изобретения - повышение точности воспроизведения сопротивления путем устранения влияния сопротивления соединительной линии.

На фиг.1 представлена структурная схема магазина сопротивления; на фиг.2 - структурная схема компаратора напряжения.

Магазин сопротивления содержит первый операционный усилитель (ОУ) 1, второй операционный усилитель (ОУ) 2,

первый 3 и второй 4 резисторы, сопротивление которых равно сопротивлению соединительных линий, первый 5, второй 6, третий 7, четвертый 8, пятый 9, шестой 10 коммутирующие элементы, управляемый делитель напряжения (УДН) 11, мультирезистор (МР) 12, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13, источник опорного напряжения 14 (ИОН), компаратор напряжений (КН) 15, блок управления 16, который состоит из RS-триггера 17, элемента НЕ 18, генератора импульсов (ГИ) 19, элемента И 20, счетчика 21, первый вывод 22 и второй вывод 23 магазина (сопротивления. Компаратор напряжения

СП

00

го

3

15 состоит из первого 24, второго.25 оптрона, двухпорогового напряжения компаратора (ДКН) 26, первого 27, второго 28, третьего 29, четвертого 30 резисторов, элемента ИЛИ 31, первого 32, второго 33 триггеров.

Магазин сопротивления работает слдующим образом.

Коммутирующие элементы 5 и 8 замкнуты, коммутирующие элементы 9, 10 разомкнуты, коммутирующие элементы 7 и 5 находятся в нормально разомкнуто положении, счетчик 21 - в нулевом состоянии, а выходное напряжение ЦАП 13 равно нулю. Ток внешнего источника 10, протекая от вывода 22 к выводу 23, создает между ними падение напряжения.

+(U (iex«Ro

+ е

Чх2кеых УДИ

- е

СМ1

WX ЦАП

C/VH

(1)

где (W - установленный код УДН 11, 10 - ток от внешнего источника , R0 - сопротивление мультирезисто- ра (МР) 12;1

в ,ecwt входные токи и напряжения

смещения ОУ 1 и ОУ 2 соответственно ,

г . - сопротивление соединительной линии между выводом 22 к первым выводом МР 12,

Wtyt

.ЦАП

выходное сопротивление УДН и ЦДЛ 13 соответственно. Воспроизводимое магазином сопротивление RU будет равно

„ Uu lo

1U

|URe+ p

(ijBЈi 0

R,

-SitfL. +

L А

1

е

см

+ е

сМ4

,) - j(iwzRf bix.yAK + о

i I2R b№mui) (2)

Таким образом, точность магазина сопротивления значительно ограничивается влиянием входных токов и напряжений смещения ОУ 1 и ОУ 2, а также сопротивлением соединительной линии резистора 3 на результат воспроизведения сопротивления. Для компенсации статических погрешностей магазина введен режим коррекции погрешности. В режиме коррекции погрешности сигналом Пуск размыкаются коммутирующие элементы 5 и 8, замыкаются 9, 10, коммутирующий элемент 7 переключается в нормально замкнутое состояние. На вход КН 11 подается напряжение погрешности

0

5

0

ип (Ч (1оГ2г + есд,) п

см где г

1exaR6bix зди

- е.

- е

смг

- i R

Rewx ЦАП

(3)

22 - сопротивление соединительной линии между зажимом 1 и первыми выводами ключей 12, 13. На втором выходе КН 15 в зависимости от полярности напряжения UM относительно вывода 23 устанавливается сигнал логической единицы (), или сигнал логичесподключая вход

кого нуля (Ну, 0) ,

ЦАП 13 соответственно к положительному или отрицательному полюсу ИОН 14. Сигнал с первого выхода КН 15 открывает элемент И 20. Импульсы с генератора импульсов 19 поступают на вход счетчика 21. Выходное напряжение ДАЛ 13 1 возрастает до тех пор пока не выполнится условие.

25

iuni

(4)

30

35

1

т.е. входное напряжение КН 15 становится равно нулю. Тогда на первом выходе КН 15 устанавливается уровень логического нуля, который закрывает элемент И 20 и устанавливает триггер 17 в нулевое состояние. Триггер размыкает коммутирующие элементы 7, 9, 10 и замыкает коммутирующие элементы 5 и 8, а также устанавливает коммутирующий элемент 7 в нормально разомкнутое состояние. Выходное напряжение магазина сопротивления будет равно

40

45

, 50

U

ик

fUI0R0

+ Iore) - i

Л

+ |«(ii, Ro

+ e,

exz aw уди

есш e

-ьыиг R6bi ЦАП UK

CMI ;ew2 (5)

Заменив U первой частью выражения (3) получим, учитывая, что rJ2

Г2

UqK (UI0R0 t-|bi bx,R0(6)

Воспроизводимое магазином сопротивление будет равно

м

un i

R

|UR0 +(U

.iJttL

I,

(7)

Lo Таким образом некомпенсированной

является погрешность

нк

-R.

(8)

Использовав в магазине сопротивлеЧ ния операционные усилители с малыми входными токами (К544УД1, К140УД8),

можно добиться уменьшения Д Мк до пренебрежимо малой величины. Работа КН 15 заключается в следующем. При поступлении на вход ДКН 26 напряжения, превышающего порог срабатывания, на его выходе устанавливается уровень +ЕП, если входное напряжение положительное, или -Е, если входное напряжение отрицательное. В первом случае, открывается оптрон 25, а на выходах КН 15 устанавливаются уровни логических единиц, причем состояние второго выхода запоминается в триггере 33. В другом случае открывается оптрон 24 и устанавливаются на первом выходе логическая единица, а на втором выходе логический нуль, который запоминается в триггере 33. Таким образом, в режиме коррекции погрешности компенсируются основные статические погрешности магазина сопротивления, что позволяет значительно повысить точность воспроизведения сопротивления. Поскольку на результат компенсации погрешности влияют напряжение смещения и входные токи КН 15, то к этим параметрам предъявляются повышенные требования. Реализовав компаратор 1 на основе операционного усилителя с МДМ преобразованием входного сигнала, можно добиться высоких метрологических параметров заявляемого устройства. Предлагаемый магазин сопротивления обладает высокой точностью воспроизведения сопротивления; для осуществления коррекции погрешности нет необходимости разрывать измерительную цепь; обеспечивает возможность компенсации сопротивления соединительных проводов.

Формула изобретения

1. Магазин сопротивления, содержащий первый операционный усилитель, инвертирующий вход которого является первым выводом магазина сопротивления, к неинвертирующему входу подключен соответствующий вывод питания первого операционного усилителя, первый вывод управляемого делителя напряжения, второй вывод которого подключен к выходу первого операционного усилителя, третий вывод - к инвертирующему входу второго операционного усилителя, источник опорного напряжения, положительный и отрицательный выводы которого подключены соответст

0

5

0

5

0

5

0

5

венно к выводу нормально-разомкнутого и выводу нормалЕно-замкнутого контактов второго коммутирующего элемента, блок управления, первый выход которого подключен к управляющему входу первого коммутирующего элемента, второй выход подключен к управляющему входу цифроаналогового преобразователя, вход которого подключен к выводу переключающего контакта второго коммутирующего элемента, выход питания цифроаналогового преобразователя подключен к выводу источника опорного напряжения и соответствующему выводу питания второго операционного усилителя и второму входу компаратора напряжения, третий коммутирующий элемент, к управляющему входу которого подключен третий выход блока управления, к первому входу которого подключен первый выход компаратора напряжения, к первому входу которого подключен вывод переключающего контакта третьего коммутирующего элемента, два резистора, мультирезистор, второй вывод которого подключен к первому выводу первого коммутирующего элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения сопротивления, в него введены четвертый, пятый и шестой комьгутирую- щие элементы, при этом к управляющему входу четвертого коммутирующего элемента подключен первый выход блока управления, третий выход которого подключен к управляющему входу пятого и шестого коммутирующих элементов, первый вывод четвертого коммутирующего элемента подключен к второму выводу мультирезистора, первый вывод которого подключен к второму выводу, первого резистора, первый вывод которого, первый вывод второго резистора и вывод нормально-разомкнутого контакта третьего коммутирующего элемента подключены к инвертирующему входу первого операционного усилителя, выход которого подключен к второму выводу первого и первому выводу пятого коммутирующих элементов, второй вывод последнего подключен к второму выводу второго резистора и первому выводу шестого коммутирующего элемента, второй вывод которого подключен к второму выводу четвертого коммутирующего элемента и выходу второго операционного усилителя, к неинвертирую- щеМу входу которого подключен первый

выход цифроаналогового преобразователя, вы%эд питания которого подключен к второму выводу нормально-замкнутого контакта третьего коммутирующего элемента и является вторым выводом магазина сопротивления, управляющими, информационными входами которого являются соответственно управляющий вход компаратора и вход, запуска и блока управления, который выполнен в виде последовательно соединенные RS-триг- гер, S-вход которого является входом .запуска блока управления, и элемент НЕ, выход которого и выход RS-тригге- ра являются соответственно первым и третьим выходами блока управления, последовательно соединенные генератор импульсов, элемент И, второй вход которого подключен к R-входу RS-тригге- ра и является входом блока управления и счетчик, выход которого является вторым выходом блока управления.

2. Магазин поп.1, отличающийся тем, что компаратор напря-

5

0

ження содержит двухпороговый компаратор напряжения, входы которого являются первым и вторым входами компаратора напряжения, а выход подключен к первым1 входам первого и второго опт- ронов, к вторым входам которых подключены соответственно первые выводы первого и второго резисторов, а выход первого оптрона подключен к первому выводу третьего резистора, к второму выводу которого подключен первый вывод четвертого резистора, к R-входу первого триггера и первому входу элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен второй вывод четвертого резистора, выход второго оптрона и S-вход первого триггера, выход которого подключен к D-входу второго триггера, С-вход которого явпяется управляющим входом компаратора напряжения, первым и вторым выходами которого являются соответственно выход элемента ИЛИ и выход второго триггера.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности воспроизведения сопротивления путем устранения влияния сопротивления соединительной линии. Магазин сопротивления содержит операционные усилители 1 и 2, резисторы 3 и 4, сопротивление которых равно сопротивлению соединительных линий, коммутирующие эл-ты 5-10, управляемый делитель 11 напряжения, мультирезистор 12, ЦАП 13, источник 14опорного напряжения, компаратор 15напряжений и блок управления 16, состоящий из RS-триггера 17, эл-та НЕ 18, г-ра 19 импульсов, эл-та И 20 и счетчика 21. Точность магазина сопротивления значительно ограничива- ,ется влиянием входных токов и напря- жений смещения операционных усилителей 1 и 2, а также сопротивлением соединительной линии резистора 3 на результат воспроизведения сопротивления. Для компенсации основных статических погрешностей магазина сопротивления введен режим коррекции погрешности, что позволяет значительно повысить точность воспроизведения сопротивления. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. о $ (Л