Преобразователь сопротивления Советский патент 1993 года по МПК H03H11/40 

СО

с

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в микроэлектронике для получения эквивалентных резисторов, в устройствах с электрической перестройкой параметров. Цель - расширение динамического диапазона. Устройство проявляет на своем входе свойства активного (резистивного) сопротивления, величина которого в широком динамическом диапазоне прямо пропорциональна коэффициенту передачи масштабного преобразователя напряжения 4, выход которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя (ОУ)1 и неинвертирующим входом блока вычитания, инвертирующий вход которого соединен с выходом ОУ1, при этом выход блока вычитания соединен с входом масштабного преобразователя напряжения. 1 ия.

00

ы о

.«д

00

ND

СО

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в микроэлектронике для получения эквивалентных резисторов с номиналами вне технологических ограничений, в устройствах с-электрической перестройкой параметров, в устройствах с цифровым управлением параметрами электрической цепи, в прецизионных кодоуправляемых эталонах сопротивлений и имитаторах сопротивлений различных первичных преобразователей, использующих в качестве выходной величины параметр электрической цепи - сопротивление.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона воспроизведения сопротивлений.

На чертеже приведена схема устройства..

Предлагаемый преобразователе сопротивлений содержит; операционный усилитель 1, эталонный резистор 2, блок вычитания 3 и масштабный преобразователь напряжения 4, причем первый вывод эталонного резистора 2 и первый вход операционного усилителя 1 объединены и образу гот вход преобразователя сопротивлений, выход операционного усилителя связан с первым суммирующим входом блока вычитания 3, второй вычитающий вход которого связан со вторым входом операционного усилителя и выходом масштабнрго преобразователя напряжений, вход которого связан с выходом блока вычитания.

Бяок вычитания может быть выполнен на операционном усилителе 5 и прецизионных резисторах 6...9 одинакового сопротивления. .

Масштабный преобразователь напряжения 4может быть выполнен аналогично блоку вычитания 3 и может содержать операционный усилитель 10 и масштабирующие резисторы 11, 12, 13, и 14. Использование первого или второго .входа масштабного преобразователя позволяет получить; отрицательный или положительный знак сопротивления входа устройства соответственно. Так использование второго входа дает положительную ьеличину входного сопротивления, а.использование первого входа - отрицательную. 8 качестве масштабного преобразователя напряжений 4 можно использовать стандартные схемы с цифроаналоговыми преобразователями.

Работает устройство следующим образом: внешняя цепь, будучи подключенной к входу преобразователя сопротивлений, создает на этом входе потенциал U, величина которого зависит от свойств внешнего устройства. ...

Благодаря большому усилению операционного усилителя 1 и действию глубокой отрицательной обратной связи на его входах устанавливаются практически равные потенциалы, т.е. выходное напряжение Щ масштабного преобразователя А установится практически равным входному:

10

U4 U.

(D

Если коэффициент передачи масштабного преобразователя напряжений 4 установлен величиной М, то напряжение Da, действующее на его входе, а следовательно, и на выходе блока вычитания 3, установится равным

20

U3 U4/M U/M.

(2)

Коэффициент передачи по входам блока вычитания устанавливают равными +1 и -1 соответственно, поэтому напряжение Ui на выходе операционного усилителя, а следо- вательно, и на первом входе блока вычитания, можно определить из соотношения, определяемого свойствами блока вычитания 3 как:

U3 Ui-U4 Ui-U, (3)

откуда

Ui U3+U.(4)

Подставляя в 4 Кз из 2, получаем Ui U/M + U U(1/M+1). (5)

Входной ток (.протекает через эталонный резистор 2 величиной R под действием разности потенциалов, действующих на входе устройства и на выходе операционного усилителя 1:

l(U-Ui)/R.(6)

Подставляя 5 в 6, получаем

U.-U.-Q М + 1) U 1 т 1RR М l J

Входное сопротивление RBX устройства определится в соответствии с законом Ома делением входного напряжения U на величину входного тока I, определяемого выражением 7:

RB (8)

Таким образом, входное сопротивление устройства прямо пропорционально коэффициенту передачи М масштабного преобразователя напряжений.

При использовании второго входа масштабного преобразователя напряжения 4 в нем сигнал инвертируется1 (М 0) и входное сопротивление RBX устройства формируется положительным, а при использовании первого входа - отрицательным.

Все устройство выполнено на линейных элементах, поэтому величина входного сопротивления RBX полностью задается эталонным резистором 2 и коэффициентом передачи М масштабного преобразователя напряжения 4.

Динамический диапазон Rex устройства определяется диапазоном изменений коэффициента передачи М масштабного преобразователя напряжения 4, который может быть выполнен в широких пределах: О ABS(M)00

Формула изобретения

Преобразователь сопротивления, содержащий операционный усилитель, эталонный резистор, включенный между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, масштабный преобразователе напряжения, выход которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, блока вычитания, первый вход которого соединен с выходом операционного усилителя, а выход блока вычитания - с входом масштабного преобразователя напряжения, о т ли чающийс я тем. что, с целью расширения динамического диапазона, первый вход блока вычитания является неинвертирующим, а второй вход - инвертирующим и соединен с нейн- вертирующим входом операционного усилителя, инвертирующий вход которого является входом преобразователя сопротивления.