Магазин сопротивления

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности воспроизведения сопротивления. Магазин сопротивления содержит операционные усилители (ОУ) 1 и 2, управляемый мультирезистор 3, управляемый делитель 4 напряжения, коммутирующие элементы 5 и 6, выполненные в виде сдвоенных переключателей, резисторы 7 и 8, компараторы 9 и 10, источник 11 опорных напряжений, коммутирующий элемент 12, цифроаналоговый преобразователь 14 и блок 13 управления, состоящий из элемента 2 ИЛИ-НЕ 15, двоичных счетчиков 16 и 17, триггеров 18, 19 и 22, элемента 3 ИЛИ 20, блока 21 задержки и генератора 23 импульсов. Магазин сопротивления имеет два режима работы: основной - воспроизведение сопротивления и дополнительный - режим коррекции, который устанавливается подачей кратковременного импульса на стробирующий вход блока 13 управления. После корректировки паразитных напряжений в ОУ 1 и 2 основной режим магазина сопротивлений устанавливается автоматически. Точность воспроизведения сопротивления повышается за счет компенсации паразитных сигналов (напряжение смещения, входные токи) ОУ 1 и 2. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ по изОБРетениям и ОтнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21} 4331657/24-09 (22) 20.11 ° 87 (46) 23.05.90. Бюл. И 19 (71} Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) С.Г.Булыга, Н.Н.Микийчук, Я.В.Пацарнюк и Е.И.Шморгун (53) 621.316.8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 1449929, кл. G 01 R 27/00, 20.05.86. (54) МАГАЗИН СОПРОТИВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения — повышение точности воспроизведения сопротивления. Магазин сопротивления содержит операционные усилители (ОУ) 1 и 2, управляемый муль- тирезистор 3, управляемый делитель

4 напряжения, коммутирующие элементы

5 и 6, выполненные в виде сдвоенных переключателей, резисторы 7 и 8, комÄÄSUÄÄ 1566302 А 1 (51)5 С 01 R 27/00 Н 03 H 11/46

2 параторы 9 и 10, источник 11 опорных напряжений, коммутирующий элемент 12, цифроаналоговый преобразователь 14 и блок 13 управления,состоящийиз элемента 2 ИЛИ-НЕ 15, двоичных счетчиков 16 и

17, триггеров 18, 19 и 22, элемента 3 ИЛИ 20, блока 21 задержки и генератора 23 импульсов. Магазин сопротивления имеет два режима работы: основной — воспроизведение сопротивления и дополнительный — режим коррекции, который устанавливается подачей кратковременного импульса на стробирующий вход блока 13 управления. После корректировки паразитных напряжений в ОУ 1 и 2 основной режим магазина сопротивлений устанавливается автоматически. Точность воспроизведения сопротивления повьппается за счет компенсации паразитных сигналов (напряжение смещения, входные токи) ОУ 1 и 2.

1 ил.

1566302

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении кодоуправляемых магазинов сопротивления.

Цель изобретения — повышение точ5 ности воспроизведения сопротивления.

На чертеже представлена структурная схема магазина сопротивления.

Магазин сопротивления содержит пер-10 вый 1, второй 2 операционные усилители (ОУ); управляемый мультирезистор (УИР) 3, управляемый делитель напряжения (УДН) 4, первый 5 и второй

6 коммутирующие элементы, выполненные в виде сдвоенных переключателей (СП), первый 7 и второй 8 резисторы, первый 9 и второй 10 компараторы, источник 11 опорных напряжений, третий коммутирующий элемент 12; блок 13 уп- 20 равления (БУ); цифроаналоговый преОбразователь (ЦАП) 14. При этом блок

13 управления содержит элемент 2ИЛИНЕ 15, первый 16 и второй 17 двоичные счетчики (Сч), первый 18, второй

19 триггеры (Тр), элемент 3 ИЛИ 20, блок 21 задержки, третий триггер 22, генератор импульсов (ГИ) 23.

Магазин сопротивления (ИС) работает следующим образом. 30

Магазин сопротивления имеет два режима работы: основной — воспроизведение сопротивления и дополнительный— режим коррекции, который устанавливается подачей кратковременного импульса на стробирующий вход блока 13 управления ° После корректировки паразитных напряжений в ОУ основной режим. МС устанавливается автоматически.

В основном режиме на управляющих входах СП 5 и СП 6 присутствует сигнал логического "0", при котором замыкаются нормально замкнутые контакты этих коммутирующих элементов. При этом ток от внешнего источника тока, подключенного к входам ИС (источник тока не показан), протекает через управляемый мультирезистор 3, нормально замкнутый контакт СП 5.1, выход второго ОУ 2 и нормально замкнутый : контакт СП 6.2. Эквивалентное напряжение между входами ИС складывается из напряжения на УМР 3 П, = ?,В„ напряжения на переходных контактнах

СП 5,1 Uz= Х r, выходного напряжения ОУ 2 Uzz, напряжения на переходных контактах СП 6.2. U =I r, где

Т - ток от внешнего источника тока, R " конкретное значение сопротивле- ния управляемого мультирезистора 3, r, r — значения переходных сопротивлений коммутирующих контактов сдвоенных. переключателей П S и П 6.

Поскольку контакты СП 6 включены между общей точкой питания и неинвертирующим входом ОУ 2, то падение напряжения на них будет скоммутировано в выходной цепи ОУ 2. Это обеспечивается большими входным сопротивление@ и коэффициентом усиления ОУ, благодаря чему напряжение на инвертирующем и неинвертирующем входах подцерживается одинаковым.

Таким образом, эквивалентное напряжение между зажимами NC равно

U«- Z,R, — Х,R,(l-и)= > I,R., (1) где ц — коэффициент деления УДН 4 между его выходом и общей точкой питания ОУ l.

Воспроизводимое сопротивление равно

U1,2 М то Rî (2) им z z - о о 0

Однако в выражении (2) не учтены паразитные параметры ОУ: напряжения смещения и входные токи. С учетом этих параметров выражение (2) примет следующий вид . ео +1вх Rî

В иВ +(1 l цм Г- 0 ° Г) т

-о е + вх ьих.ч

+ Э

zo (3) где е, е — напряжения смещения

ОУ 1 и ОУ 2;

1вх у 1 вх вхОдные токи ОУ 1 и

ОУ 2;

R,„ — выходное сопротивление УДН 4.

Для компенсации сигнала погрешности, вызванного е и i в предлаО ВХ Э гаемом ИС введепа схема коррекции.

Работа МС в режиме коррекции.

При подаче на стробирующий вход блока 13 управления нулевого импульса сигналом логической "1" с первого выхода БУ 13 сдвоенные переключатели

СП 5 и СП б устанавливаются в нормально разомкнутое состояние.

Выход ОУ 1 подключается к общей точке соединения резисторов 7 и 8, а неинвертирующий вход и общая точка питания ОУ 2 отключается от выхода

МС и подключается к резистору 8. В таком положении сдвоенных переключателей СП 5 и СП 6 ток внешнего исПе + вх, Ro) (1 Р)+еаа+

R t

+igх, Б в11.. y 3 ( (4) Усиленный сигнал погрешности на компараторах сравнивается со своим допуском 11q. Сигнал напряжения +Ц формируется в ФОН ll и поступает на соответствующие входы компараторов.

При этом возможны три варианта работы схемы коррекции: сигнал погрешности больше допуска и имеет положи,тельную полярность I+U„ I > f+U I; сигнал погрешности больше допуска и имеет отрицательную полярность f-UÄ I ) (U ft сигнал погрешности меньше допуска (+1.1„ f ()+U>I °

В случае, когда I -U„ ) I » U> (,сра батывает компаратор 9 и на первом управляющем входе блока 13 управления устанавливается уровень логического

"011, который соответствует замыканию нормально разомкнутого контакта сдвоенного переключателя (СП) 12 ° В этом случае на вход опорного напряжения

ЦАП 14 поступает отрицательное напряжение -U . При этом происходит изменение сигнала (цифрового )на третьем управляющем выводе в сторону его увеличения, что в конечном итоге приводит к увеличению выходного тока ЦАП 14

Поскольку в качестве сумматора тока

ЦАП 14 использован ОУ 2, то напряжение на его выходе изменяется.

При такой полярности Ц и корректирующее напряжение на выходе ОУ 2 направлено на компенсацию паразитного напряжения на ОУ 2. Выходной ток

5 156 точника тока через MC не протекает и на выходе УДН 4 будет только сигнал погрешности ОУ 1, равный (е +

+ i „ R,) (l-р), а ОУ 2 охвачен обВХ1 ратной связью с помощью резисторов

7 и 8 и работает как усилитель напряжения с коэффициентом усиления

В. -1

К = l+ — . Поскольку неинвертирую1 в щий вход ОУ 2 соединен с общей точкой своего источника питания, то выходной сигнал ОУ 2 представляет усиленный в К раз сигнал погрешности, вызванной как своими паразитными параметрами е и „, так и ОУ 1

1 и т е и i ° Из этого следует, что о ex „ в режиме коррекции на соответствующие входы К 9 и К 10, с которыми соединен выход ОУ 2„поступает сигнал погрешности, равный

6302 6

ЦАП 14 увеличивается до тех пор,пока выходное напряжение погрешности уменьшается до уровня fUÄ J (I+U .

В момент сравнения сигнала U u U п на выходе компаратора 9 установится уровень логической "1", увеличение сигнала на третьем выходе БУ 13 пре" кращается и на выходе ЦАП 14 устанавливается постоянный ток. При этом на втором выходе БУ 13 устанавливается логический "0", что приводит к замыканию нормально замкнутых контактов сдвоенных переключателей CII 5 и

СП 6, и МС переходит на основной режим работы — воспроизведение сопротивления.

Через входы NC по-прежнему протекает ток от внешнего источника то20 ка, только при этом в эквивалентном напряжении между входами МС будут скомпенсированы паразитные напряжения ОУ.

Работа БУ 13 заключается в сле25 дующем °

При подаче на его стробирующий вход нулевого импульса выходы счетчиков 16 и 17 устанавливаются в нулевое состояние, на выходе триггера

22 — уровень логической "1". После появления на первом управляющем входе БУ 13 логического "0" происходит установление триггера 19 в нулевое состояние. На выходе логического элемента 15 устанавливается логическая

35 11 11

), что приводит к запуску ГИ 23 и на вход счетчика 16 поступают счетные импульсы. Информация на выходе счетчиков 16 и 17 увеличивается.

С момента начала цикла коррекции на третьем входе логического элемента 20 с помощью Тр 18 установлен и поддерживается уровень логического

tf 11

О, на втором его входе присутству45 ет уровень логической 1, а на первом входе — уровень логического "011, поскольку время задержки блока 21 больше времени полного заполнения импульсами двоичных счетчиков 16 и

17. Таким образом, на выходе элемента 3 ИЛИ 20, который соединен с входом установки нуля триггера 22, поддерживается уровень логической "1".

В момент появления на первом входе БУ 13 логической "1" на выходе элемента 2ИЛИ-HE 15 уровень логичесtl 11 кого О, что приводит к прекращению генерации импульсов ГИ 23 и установлению на выходах счетчиков 16 и 17

1566302

+1

1 011Х

К- Ra (— — -)

1 7 постоянной информации. При этом на выходе логического элемента 20 уста11 11 навлив ае т ся уровень ло гич е ско го 0 который переведет Тр 2 2 в нулевое с о5 стояние.

Если в режиме коррекции на входах

БУ 13 присутствуют уровни логических

"0", то этот режим сохраняется до тех пор, пока инвертированный и задержанный с помощью блока 21 импульс стробирующего сигнала через элемент

3 ИЛИ 20 не дает возможности вернуть триггер 22.в прежнее состояние.

В случае невозможности компенсации паразитных напряжений ОУ при максимальном выходном сигнале ЦАП 14 импульс счетчика 17 установит на выходе триггера 18 сигнал логической

"1", который не пропустит через логи- 0 ческий элемент 3 ИЛИ 20 задержанный стробирующий импульс, а на инверсном выходе триггера 18 установится сигнал логического "0", который сигнализирует о неисправности магазина сопро- 25 тивления.

Режим работы магазина сопротивления в случае + П, (> t+ 11 1 аналогичен режиму работы при 1-0„1-. (+П f с той разницей, что в этом режиме сработает компаратор 10 и на выхоце триггера 19 на первом управляющем выходе блока 13 управления установится уровень логической "1", который соответствует подключению к входу опорного напряжения ЦЛП 14 положительного напряжения.

В качестве управляемого ГИ можно использовать генератор на логических микросхемах, при этом один из входов дО логического элемента использовать для управления.

В качестве триггеров можно исполь- зовать обычные D-триггеры, в качестве БАЛ 14, построенного по принципу суммирования токов, подходит любой цЬП, имеющий только схему управления, разрядные резисторы и коммутируемые элементы, так как в качестве преобразователя ток-напряжение в

5О схеме использован ОУ 2.

Если в режиме коррекции паразитI но е нап ряжение с ко мп ен сир о в а но полностью, то при переходе в нормальный режим работы выходное напряжение ОУ 2

Pg8HO

" выем 11 ()

Однако поскольку К7 можно выбрать намного меньше (К « К,„„), то 11 может быть сколь угодно малым.

Таким образом, магазин сопротивления повышает точность воспроизведения сопротивления за счет компенсации паразитных сигналов (напряжение смещения, входные токи) ОУ, на которых построен MC

Формула изобретения

Магазин сопротивления, содержащий управляемый мультирезистор, первый вывод которого является первым выводом магазина сопротивления и подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, к неинвертирующему входу и соответствующему выводу питания которого подключен первый вывод управляемого делителя напря>кения1 второй вывод которого подключен к второму выводу управляемого мультирезистора, к первому выводу первого коммутирующего элемента и выходу первого операционного усилителя, первый и второй резисторы, второй операционный усилитель, к инвертирующему входу которого подключен отвод управляемого делителя напряжения,выход второго операционного усилителя подключен к первому выводу первого резистора, второму выводу первого коммутирующего элемента, блок управления, первый выход которого подключен к управляющим входам первого и второго коммутирующих элементов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения сопротивления, введены первый и второй компараторы, выходы которых подключены к второму и третьему вхо-, дам блока управления, пятый выход которого подключен к управляющему входу третьего коммутирующего элемента,источник опорного напряжения, первые положительный и отрицательный выводы которого подключены соответственно к неинвертирующему входу второго и инвертирующему входу первого компараторов, цифроаналоговый преобразователь, к управляющим входам которого подключены четвертые выходы блоков управления, стробирующий вход которого является входом Коррекция магазина сопротивления, вторым выводом которого являются выводы нормально замкнутых контактов первой и второй

1566302

Составитель Л.Тимошина

Редактор С.Патрушева Техред М.Дидык Корректор С.Шекмар

Тираж 553

Заказ 1219

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 групп второго коммутирующего элемента,. вывод переключающего контакта первой группы которого подключен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя, первым выводом

5 первого коммутирующего элемента является вывод его переключающего контакта, вторым выводом являются нормально замкнутый контакт первой груп- 10 пы и нормально разомкнутый контакт второй группы, его нормально разомкнутый контакт первой группы первого коммутирующего элемента через второй резистор подключен к выводам нормаль- 15 но разомкнутых контактов первой и второй групп второго коммутирующего элемента, вывод переключающего контакта второй группы которого подключен к выводу нормально замкнутого контакта второй группы первого коммутирующего элемента, вывод переключающего контакта второй группы которого подключен к неинвертирующему и инвертирующему входам первого и второго компа- 25 раторов, к соответствующему выводу питания второго операционного усилителя, выходу питания цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к инвертирующему входу вто- 30 рого операционного усилителя, выводу источютка опорного напряжения, вторые отрицательный и положительные выводы которого подключены к выводам нормально разомкнутого и нормально замкнутого контактов третьего коммутирующего элемента, вывод переключающего контакта которого подключен к опорному входу цифроаналогового пре. образователя, при этом блок управления содержит элемент 2 ИЛИ-НЕ, первый вход которого является вторым входом блока управления и подключен к R-входу второго триггера, S-вход которого является третьим входом блока управления и подключен к второму входу элемента 2ИЛИ-НЕ, инвертирующий выход которого через генератор импульсов подключен к С-входу первого двоичного счетчика, к R-входу которого подключены R-вход второго двоичного счетчика, к C-входу которого подключен инверсный выход первого двоичного счетчика, R-вход первого триггера, к S-входу которого подключен инверсный выход второго двоичного счетчика, вход блока задержки, Я-вход третьего триггера, которын является стробирующим входом блока управления, пятым, четвертыми и первым выходами блока управления являются соответственно выход второго триггера, многоразрядные выходы первого и второго двоичных счетчиков, и выход третьего триггера, к R-входу которого подключен выход элемента 3 ИЛИ, к первому входу которого подключен инверсный выход блока задержки, к второму входу — выход элемента 2 ИЛИ-НЕ, к третьему входу — выход первого триггера.