Измерительная цепь цифрового моста Советский патент 1979 года по МПК H03K13/03 

1

Изобретение относится к области электроизмерительной, преобразовательной и вычислительной техники.

Известны цифровые автоматические измерительные приборы, у которых измерительная цепь содержит аналогоцифровой преобразователь (АЦП) порарядного уравновешивания и измерительный мост 1.

Они обладают особенно большой погрешностью на границах диапазона измерений.

Известно устройство для измерени сопротивлений, содержащее мостовую схему АЦП/ создающее увеличение погрешности на краях измеряемого диапзона 2 .

Такое увеличение погрешности на границе диапазона измерения в значительной степени вызвано влиянием на точность измерений параметров ключей АЦП.

Целью настоящего изобретения явпяется повышение точности при изме енин малых и больших сопротивлений

Цель достигается тем, что при измерении малых сопротивлений в измрительной цепи цифрового моста содержащий собственно мост и АЦП в состав которого включен эталонный

2

резистор, каждый разряд АЦП содержи дополнительный элемент, включенный последовательно с .эталоном, а на входе моста последовательно с измерительным сопротивлением включен дополнительный резистор. Приизмерении больших сопротивлений дополнительные элементы включены параллельно эталонам, а дополнительный резистор включен параллельно измеряемому сопротивлению.

На фиг.1 приведены схемы разрядов аналого-цифрового преобразователя для уравновешивания сопротивлениями и Проводимости соответственно, на фиг.2 - функциональная схема автоматического моста.

На фиг.1 сопротивлением 1 обозначен эталон разряда (Кд-или ), сопротивлением 2 - остаточный параметр ( или GO ) ключа, сопротивлением 3 - дополнительный элемент разряда ( или G) , кроме того, цифровой мост имеет ключи 4.

На фиг.2 представлена функциона гпная схема автоматического моста, где 5,6 - пассивные плечи моста, 7 дополнительный резистор (Rk), 8 нуль-орган, 9 - источник питания. компенсирующий начальное сопротивление АЦП, Разрядные ключи 4 управляются через триггер 10 устройством управления II. С выхода триггеров 10 че рез дешифратор 12 снимается результат измерения. В технике автоматического контро ля необходимы измерения весьма малых и больших сопротивлений. Стан.. дартные цифровые автоматические мосты в этом диапазоне измерения могут иметь недопустимо большую погрешность измерения, обусловленну Henocj.oHHCTBOM начального сопротивления, вносимого АЦ11 поразрядного уравновешивания. Непостоянство это вызвано влиянием остаточных парамет ров коммутирующих ключей: остаточны сопротивлений R при измерении малы сопротивлений и паразитных проводимостей GO при измерении больших сопротивлений. В указанном диапазон измерений сопротивлений практически невозможно обеспечить условия, исключающие влияние остаточных параметров ключей, т.е. . условия, при которых -. R . 1 О G,.QO. , где - эталонное сопротивление 1-го разряда; G.,- - эталонная проводимость 1-го разряда; . и - число разрядов АЦП. Предлагаемое устройство реализуе метод существенного уменьшения сост вляющей погрешности, обусловленной влиянием остаточных параметров. Мет заключается в таком выборе величины дополнительных,элементов разрядов (соответственно, в таком выборе вел чин эталонных резисторов, декодирую щих сеток АЦП, при котором остаточное сопротивление (проводимость), вносимое АЦП в эталонное плечо изме рительного моста, остается постоянны при любом состоянии его ключей и равным начальному вносимому сопротив лению (проводимости). Под остаточным вносимым сопротивлением (проводимостью) подразумевается сопротивление (проводимость). обусловленное влиянием остаточных-, параметров ключей, а под остаточным сопротивлением (проводимостью) при исходном состоянии лЦП - начальное сопротивление (начальной QH)На фиг.1 а,б приведены схемы разрядов АЦП для уравновешивания сопротивлениями и проводимостями со9тветственно. Первая используется при построении приборов для измерения малых, а вторая -больших сопротивлений. Для схемы фиг.1,а возможно пренебречь остаточной проводимостью ключа при его включенном состоянии. а для схемы фиг.1,6 - остаточным сопротивлением при включенном состоянии ключа. Начальное сопротивление, вносимое АЦП, для фиг.1,а определится из соотношения п Т Начальная проводимость для фиг.1,6 H%,. (2) Все ключи имеют одинаковые остаточные параметры, т.е. - ои о о 02 С„.(3) 01 02 Gon В целях компенсации начального сопротивления (проводимости) в смежное плечо измерительного моста необходимо включить компенсирующий элемент R,, или G где m - отношение плеч моста,при этом Схемы на фиг.1,,а и б дуальны, следовательно, решим задачу лишь для одной из них (например, для фиг./1,а). Результат для другой получим из принципа дуальности. Так,если для уравновешивания измеряемого сопротивления R требуется г разрядов АЦП, то справедливо ; следующее соотношение г vi-r R.-R,-, п R--R VT3 -Ь V - - Т - г. Соотношение (5) должно выполняться при любом значении г(, п)/ а для этого необходимо соответствующим образом выбирать величины резисторов для каждого из п разрядов, полагая, что сопротивление каждого разряда ( ) состоит из двух составляющихR. R,.+ R одна из которых (R.) предназначена для уравновешивания измеряемого сопротивления R , а другая (Нл,.У должна быть выбрана таким образом, что соотношение (5) удовлетйоряется при любых значениях г от 1 до п, С учетом соотношения (6) соотношение (5) принимает вид . И-Г ( f-a -о «ч Л 3i УП о . S( р ,,Т ..,-. -Д(э,Н,Ж i., Полагая, что .rR