Имитатор электрического сопротивления Советский патент 1991 года по МПК G01R27/00 

(7)

и

(8)

определяется в соответствии с законом Ома следующим образом:

Ri-2

Vl-2

(9)

при последующем измерительном преобразовании с помощью первого операционного усилителя 9 и включенного в цепь его

отрицательной обратной связи управляемого делителя 6 проводимости G2var (5) (фиг.1; фиг.2, схемы 3-4), поступающий на вход этого усилителя ток преобразуется в выходное напряжение этого усилителя

Vi -} 1

04)

Яз G2

var

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение быстродействия, точности и расширение пределов воспроизводимых сопротивлений. Устройство содержит клеммы 1-3, управляемые масштабные мультирезисторы 4 и 5, управляемый делитель 6 напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных управляемого магазина 7 и управляемого однопре- дельного звездообразного резисторного имитатора 8, и операционные усилители 9 и 10. Резисторный имитатор 8 содержит основной и замещающий магазины 11, 12 и общую шину 13. 2 ил.

где Vi-2 - разность потенциалов (напряжение) между клеммами 1 и 2;

Ii - ток, вытекающий из первой клеммы 1, входное сопротивление рассматриваемого треугольника Л 1-3-2

R2-3

- 1° -1012Ю6-10- Ом 10

(Ю)

где -10 В - рабочее напряжение устройства;

ДI - 10-10 А - входной ток второго операционного усилителя 13, выходное сопротивление рассматриваемого треугольника

:R3-1 R1 1010

14

(11) 40

где RI - установленное из ряда (1) сопротивление первого плеча-первогоуправля емого масштабного мультирезистора 4.

Связь величины воспроизводимого (имитируемого) проходного сопротивления Ri-2 рассматриваемого эквивалентного треугольника сопротивлений (6) - 5 (фиг.2) с параметрами RI, G2var, R3 трех плеч цепи устройства устанавливается следующим образом:

при начальном измерительном преобразовании, поступающее на клеммы 1 и 2 и в соответствии с условием (7) на клеммы 1 и 3 измерительное напряжение

, (12)

с помощью второго операционного усилителя 10 и второго управляемого масштабного

при заключительном измерительном преобразовании в первом плече с сопротивлением RI это напряжение р преобразуется в представляющий интерес выходной ток li с клеммы 1, а именно:

Vi

1 JЈ

Rl Rl G2var

Ra

(15)

откуда с учетом (9) и (5) проходное образцовое сопротивление устройства

R. G-К,

«-Z

1 л

-г var

Мг

fo)

-о.,...,-...,

м,

УД У,

из (13) видно, что при изменении члена YiY2Ys в пределах от нуля до 1000

величина сопротивления изменяется ступенями через милионную (х ) на 10310 6 10 3 (0,1%), что достаточно как для ввода поправок, так и иных операций, основанных на выполнении относительных изменений, Ri-2 в пределах порядка ±300х 10 б, если резервировать интервал ± 200х-10 для ввода поправок.

Точное уравнение (13) можно заменить более удобным для анализа (и использования следующим приближенным выражением:

.xi...xi...xK(1±YiY2Y3 ). (17)

допуская при Vi Y2 Уз 300 10 6 (от среднего значения) погрешность упрощения задачи не более

|$Y3 1 1300- 2-1- Ю7,

(18)

что в 5 раз меньше погрешности отчета порядка 0,5:10 .

Для обеспечения высоких метрологических характеристик предлагаемого устройства в его составе можно в качестве операционных усилителей 9 и 10 использовать операционные усилители с характеристиками: коэффициентом усиления Ку2:Ю7; входным током А: дрейфом напряжения смещения В; входным сопротивлением Ом; рабочим напряжением р 10 В; рабочим током 1 А.

При указанных значениях рабочих напряжения и тока, используемых усилителей проводимость

«Н -10-3 с)

что определяется не только условиями оптимального применения усилителей, но и тем, что порог квантования сопротивления управляемого магазина 7 не может быть менее

V6 /-ч -1

,-е

v3

AVMMH 10 t) . (20)

Учитывая (1), (4) и (20), можно определить следующие характеристики устройства:

минимальное рабочее напряжение (Умин) при максимальном рабочем токе Омакс) второго операционного усилителя 10, а именно:

УмйнНмаксРЗминНО 2- В,(21)

начальную шкалу (множество) имитируемых сопротивлений

Vz VV lllX - VRi MM ft-Ri«h.H 0, X,.,..;,,. хк-10-103Чг(%Ј}

О,,.., х,..., хк- Ю г Олл, которую можно использовать лишь при переходе от трех- к четырехзажимному подключению во внешнюю цепь устройства;

массив практически используемых при трехзажимном подключении шкал сопротивления:

&иов°1Х -- 1--- к 1°° RM1 0,X.,..Xi Хк Ю

О,Х-,..X;. .. ХК Ю2

0,Х..Х.. хк .fO3

,л1..Л1...х)(о|

И15

..i..xK-lotr

На предлагаемом устройстве согласно (14) теоретически можно установить максимальное показание

RM ,Х1...Х|...ХК Ропаке G R3 ,0...0.105 (24) с точностью

RY

10

17

RH

макс

10

16

10,

(25)

0

5

0

5

0

5

0

5

ч17

где Ом - сопротивление утечки по воздуху между клеммами 1 и 3 устройства.

Формула изобретения

Имитатор электрического сопротивления, содержащий управляемый делитель напряжения, первый и второй операционные усилители, первую и вторую клеммы, неинвертирующий вход и общий вывод первого операционного усилителя подключены к общей шине устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, точности и расширения пределов воспроизводимых сопротивлений, введены первый и второй управляемые масштабные мультирезисторы, третья клемма, при этом первый вывод первого управляемого масштабного мультирезистора соединен с первой клеммой, второй вывод с входом управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя и с выходом второго операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с второй клеммой, а неинвертирующий вход соединен с его общим выводом и подключен к первому выводу второго управляемого масштабного мультирезистора. второй вывод которого соединен с третьей клеммой, причем управляемый делитель напряжения выполнен в виде последовательно соединенных управляемого магазина сопротивления и управляемого однопредельного звездообразного резисторного имитатора проводимости, выход которого является выходом управляемого делителя напряжения, а соответствующий вывод управляемого магазина сопротивления является входом управляемого делителя напряжения, при этом

третья клемма устройства, экраны первого лителя напряжения подключены к общей и второго управляемых масштабных мульти- шине устройства, резисторов, общий вывод управляемого де7

Уг У2 У М 6

Г 7 Я

Т

7ZK

5-7

.#&&;Лу Ј ЩМУуЮ 1+№Уэ Ю

JUG

7-2

Гпз-7

E2 -3 -j