Резисторный делитель напряжения Советский патент 1981 года по МПК G06G7/16 

(54) РЕЗИСТОРНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к электрои радиоизмерительной технике и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах для выполнения операции деления аналоговых сигналов.

Известен резисторный делитель напряжения, содержащий набор резисторов, соединенных в звезду, при этом каждый резистор выборочно с помощью переключателей может присоединиться либо к одному зажиму источника опор- . ного напряжения, либо к другому,потенциал которого принимается за нулевой. Выходное напряжение снимается между точкой нулевого потенциала и вершиной звезды резисторов. Параллельный делитель имеет переменное входное и постоянное выходное сопротивление 1 .

Недостатками этого устройства являются непостоянство входного сопротивления, влияние переходных сопротивлений переключателей, вследствие чего исключается возможность использования бесконтактных транзисторных ключей в точных приборах, необходимость подбора резисторов по ТКС .как в пределах одной декады сопротивлений так и между декадами. Кроме того, большое число резисторов различйых номинальных значений обуславливает громоздкость и трудоемкость самоповерки делителя.

Наиболее близким к изобретению является резисторный делитель напряжения, содержащий входную декаду резисторов, многопозиционный переключатель, н-еподвижные контакты которого подключены к выводам входной де10кады резисторов, крайние выводы входной декады резисторов являются входом делителя напряжения, операционный усилитель, охваченный цепью отрицательной обратной связи, неинвер15тирующий вход которого подключен к первому подвижному контакту многопозиционного переключателя 2,

Недостатки известного делителя

20 заключаются к большой погрешности деления и сложности самоповерки. Кроме того, резисчивный делитель не имеет постоянного выходного сопротивления, так как выходное напряже25ние снимается сразличных ступеней выходной декады резисторовv Цель изобретения - повышение точ ности и достижение постоянных входного и выходного сопротивлений резис30тивного делителя напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в делитель введены первый, второй, третий и четвертый масштабны резисторы и дополнительный усилитель охваченный отрицательной обратной связью, неинвертирующий вход которого подключен к второму подвижному контакту многопозиционного переключателя, первый неподвижный контакт многопоэиционного переключателя подключен к шине нулевого потенциала, первые выводы первого и второго масштабных резисторов подключены к выходам основного и дополнительного операционных усилителей, соответственно, а вторые выводы объединены и являются выходом делителя напряжения, первые выводы третьего и четвертого масштабных резисторов подключены к инвертирующим входам основного и дополнительного операционных усили гелей, а вторые выводы объединены и подключены к шине нулевого потенциала.

На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого делителя напряжения.

Делитель содержит входную декаду 1 резисторов, крайние выводы которой являются входом 2 делителя; многопозидионный переключатель 3, неподвижные конакты которого подключены к выводам резисторов входной декады резисторов, а подвижные - к неинвертирующим входам основного 4 и дополнительного 5 операционных усилителей первый 6 и второй 7 масштабные резисторы, первые вывод;ы которых подключены к выходам основного и допрлнительного операционных усилителей, соответственно, а вторые выводы объединены и являются выходом устройства 8; третий 9 и четвертый 10 масштабные резисторы, первые выводы которых подключены к инвертирующим входам основного и дополнительного операционного усилителей, соответственно, а вторые выводы объединены и подключены к шине И нулевого потенциала.

Делитель работает следующим образом.

При подключении опорного напряжения или подаче входного сигнала к крайним выводам входной декады 1 резисторов операционные усилители 4 и 5, за счет действия масштабных резисторов 9 и 10, создают на своих выходах напряжения, равные входным, т.е. операционные усилители являются повторителями входного напряжения Входные напряжения операционных усилителей определяются из соотношений

и... -i..,

(Д)

;.-N

10

и lia.N (2) t,-.S 10 2

где Uo - величина входного сигнала; 10 - число резисторов -во, входной декаде резисторов;

N - число ступеней входного

последовательного ряда резисторов входной декады резисторов, присоединенных к входу операционного усилителя 4; Nj - число ступеней входного

последовательного ряда резисторов декады резисторов, присоединенных к входу операционного усилителя 5.

Операционные усилители имеют бесконечно большое входное сопротивлени и ничтожно малое выходное (при достаточно большом коэффициенте усиления) при разомкнутой обратной связи. Поскольку операционные усилители 4 и 5 работают как повторители напряжения, их выходные напряжения йых.л и UgwK.e равны входным, т.е.

. Uo

Bыx.J6)(. л

.)(J

6ыx.. N,j .

Ввиду того, что усилители 4 и 5 обладают ничтожно малыми выходными сопротивлениями, их выходные напряжения не изменяются при подключений нагрузки, т.е. выходное напряжение на выходе делителя определяется соотношением

J .лВа 6W-5B,

S)

и.

ьых J J. J

РЬ . «7

Выбрав между тг и Uy соотношение ЕТ . lOR, учитывая (3) и (4), получают после преобразования

abixvf iNi o.iN) . (6)

Приведенный анализ для делителя с двумя операционными усилителями и многопозиционного переключателя с двумя подвижными контактами можно применить на схеме с многопозиционны переключателем (с п подвижными контактами и п операционными усилителями) , при этом сопротивления звезды резисторов, присоединяемой к выходам операционных усилителей и шине 11 нулевого потенциала, должны находиться в десятикратном соотношении, т.е. как 1:10:10°-... .

При выполнении указанного условия .для предлагаемого делителя с п операционными усилителями получают соответствующее уравнение

Uo(,N.,-tO,01N,,-...MO Nn

JftbW n

10 / Е -77Г, (

Преимущества изобретения заключаютс я в следующем:

а)в делителе используется только один десятирезисторный последовательный ряд и дополнительно всего один резистор на каждую декаду, что упрощает самоповерку делителя;

б)делитель имеет.постоянное входное и постоянное выходное сопротивления;.

в)как в старших, так и в младших декадах уровень входных и выходных напряжений операционных усилителей одинаков (зависит только от числа ступеней последовательного ряда резисторов , подключенных к входам операционных усилителей), в результате чего снижается влияние дрейфа нуля операционныхусилителей в младших декадах; .

г),постоянное выходное сопротивление позволяет простым образом, подключая к выходным зажимам сопротивление определенной величины, получать потенциометры с желаемым пределом измерения;

д) наличие у всех операционных усилителей гальванического соединения с шириной нулевого потенциала . делителя уменьшает влияние различного рода наводок и утечек.

Формула изобретения

Резисторный делитель напряжения, содержащий входную декаду резисторов многопозиционный переключатель, неподвижные контакты которого подключены к выводам входной декады резисторов, крайние выводы входной декады

резисторов являются входом делителя напряжения, операционнЕлй усилитель, охваченный цепью отрицательной обратной связи, неинвертирующий вход которого подключен к первому подвижному контакту многопозиционного переключателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достижения постоянных входного и выходного сопротивлений, в него введены первый, второй, третий и четвертый масштабные резисторы и дополнительный усилитель, охваченный отрицательной обратной связью, неинвертирующий вход которого подключен к второму подвижному контакту многопозиционного переключателя, первый неподвижный контакт многопозиционного переключателя, подключен к шине нулевого потенциала, первые выводы первого и второго масштабйых резисторов подключены к выходам основного и дополнительного операционных усилителей, соответственно, а вторые выводы объединены и являются вьрсодом делителя напряжения, первые выводы третьего и четвертого масштабных резисторов подключены к инвертирующим входам основного и дополнительного операционных усилителей, а вторые вывод1|а объединены и подключены к шине нулевого потенциала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе i 1. Цифровые электроизмерительные приборы. Под.ред. В.М.Шляндина, М., . Энергия, 1972, с.221-222, рис.519.

2. Авторское свидетельство СССР № 555407, кл. G 06 G 7/16, 1975 (прототип) .