Магазин сопротивлений

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности воспроизведения сопротивления путем устранения влияния сопротивления соединительной линии . Магазин сопротивления содержит операционные усилители 1 и 2, резисторы 3 и 4, сопротивление которых равно сопротивлению соединительных линий, коммутирующие эл-ты 5-10, управляемый делитель 11 напряжения, мультирезистор 12, ЦАП 13, источник 14опорного напряжения, компаратор 15напряжений и блок управления 16, состоящий из RS-триггера 17, эл-та НЕ 18, г-ра 19 импульсов, эл-та И 20 и счетчика 21. Точность магазина сопротивления значительно ограничива- ,ется влиянием входных токов и напряжений смещения операционных усилителей 1 и 2, а также сопротивлением соединительной линии резистора 3 на результат воспроизведения сопротивления . Для компенсации основных статических погрешностей магазина сопротивления введен режим коррекции погрешности , что позволяет значительно повысить точность воспроизведения сопротивления . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. о $ (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1!) ьРЛОЯ

naT - .. I .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCNOMV СВИДЕТОЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРАЖЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР (21) 4464218/09 (22) 20.07.88 (46) 23.06.91. Бюл. Р 23 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Н.Н.Микийчук, Я.В.Пацарнюк, Е.И.Пморгун и В.A.ßöóê (53) 62 1.3 16.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(1566302, кл. С О1 R 27/00, 1987. (54) МАГАЗИН СОПРОТИВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель иэобретения— повышение точности воспроизведения сопротивления путем устранения влияния сопротивления соединительной линии. Магазин сопротивления содержит операционные усилители 1 и 2, резисторы 3 и 4, сопротивление которых равно сопротивлению соединительных

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве кодоуправляемой многозначной меры электрического сопротивления.

Цель изобретения — повышение точности воспроизведения сопротивления путем устранения влияния сопротивления соединительной линии.

На фиг.1 представлена структурная схема магазина сопротивления; на фиг.2 — структурная схема компаратора напряжения.

Магазин сопротивления содержит первый операционный усилитель (ОУ) 1, второй операционный усилитель (ОУ) 2, ()) С 01 R 27/00 II 03 H 11/46

2 линий, коммутирующие эл-ты 5-10, управляемый делитель 11 напряжения, мультирезистор 12, ЦАП 13, источник

14 опорного напряжения, компаратор

15 напряжений и блок управления 16, состоящий из RS-триггера 17, эл-та

НЕ 18, г-ра 19 импульсов, эл-та И 20 и счетчика 21. Точность магазина сопротивления значительно ограничивается влиянием входных токов и напря жений смещения операционных усилителей 1 и 2, а также сопротивлением соединительной линии резистора 3 на результат воспроизведения сопротивления. Дпя компенсации основных статических погрешностей магазина сопротивления введен режим коррекции по- Е грешности, что позволяет значительно повысить точность воспроизведения сопротивления. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. первый 3 и второй 4 резисторы, сопротивление которых равно сопротивле- М нию соединительных линий, первый 5, второй 6, третий 7, четвертый 8, пятый 9, шестой 10 коммутирующие эле- (Я менты, управляемый делитель напряжения (УДН) 11, мультирезистор (МР)

12, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13, источник опорного напряжения 14 (ИОН), компаратор напряжений (КН) 15, блок управления 16, который и состоит иэ RS-триггера 17, элемента

НЕ 18, генератора импульсов (ГИ) 19, элемента И 20, счетчика 21, первый вывод 22 и второй вывод 23 магазина сопротивления. Компаратор напряжения

1658102

15 состоит из первого 24, второго.25 оптрона, двухпорогового напряжения компаратора (ДКН) 26, первого 27, второго 28, третьего 29, четвертого

30 резисторов, элемента ИЛИ 31, пео5 вого 32, второго 33 триггеров.

Магазин сопротивления работает следующюю образом.

Коммутирующие элементы 5 и 8 замкнуты, коммутирующие элементы 9, 10 разомкнуты, коммутирующие элементы 7 и 5 находятся в нормально разомкнутом положении, счетчик 21 — в нулевом состоянии, а выходное напряжение ЦАП

13 равно нулю. Ток внешнего источника Тр» протекая от вывода 22 к выводу 23, создает между ними падение напряжения.

= (ТC»Rо +p (1вк о + есм

+ IDIO.) -вк21 ВШх цдц есм есм2 ВК2 ВЫХ ЦКВ (1) где ц — установленный код УДН 11, I — ток от внешнего источника, R - сопротивление мультирезистоо ра (МР) 1 2

1ак 1arz»

6,е - входные токи и напряжения см»» смещения ОУ 1 и ОУ 2 соответственно, г - сопротивление соединительной и линии между выводом 22 и перзым выводом МР 12;

3Hr 1!у»,в в выходное сопротивление УДН 11 и ЦАП 13 соответственно.

Воспроизводимое магазином сопротивление Rö будет равно

40 о

45 если 1 сМ

I о

ВК2 ВЫК, ДН

0 см1 есмФ вх Нвык Цдп)

Таким образом, точность магазина сопротивления значительно ограничивается влиянием входных токов и напря.жений смещения ОУ 1 и ОУ 2, а также 50 сопротивлением соединительной линии резистора 3 на результат воспроизведения сопротивления. Для компенсации статических погрешностей магазина введен резям коррекции погрешности.

В режиме коррекции погрешности сигналом "Пуск" размыкаются коммутирующие элементы 5 и 8, замыкаются 9, 10, коммутирующий элемент 7 переключается в нормально замкнутое состояние.

На вход КН 11 подается напряжение погрешности

Р (ТО Г2 + е к ) 1в„2 КBH)t Д . + смет ВХЛ ВИХ ЦАИ где I — сопротивление соединительной линии между зажимом 1 и первыми выводами ключей 12, 13. На зтором выходе KH 15 в зависимости от полярности напряжения U относительно вывода

23 устанавливается сигнал логической единицы (U> ) О), или сигнал логического нуля (U„ < О), подключая вход

ЦАП 13 соответственно к положительному или отрицательному полюсу ИОН 14.

Сигнал с первого выхода KH 15 открывает элемент И 20. Импульсы с генератора импульсов 19 поступают на вход счетчика 21. Выходное напряжение ЦАП

13 П„ возрастает до тех пор пока не выполнится условие.

)U„) = )U„), (4) т. е ° входное напряжение КН 15 становится равно нулю. Тогда на первом выходе КН 15 устанавливается уровень логического нуля, который закрывает элемент И 20 и устанавливает триггер

17 в нулевое состояние. Триггер размыкает коммутирующие элементы 7, 9, 10 и замыкает коммутирующие элементы

5 и 8, а также устанавливает коммутирующий элемент 7 в нормально разомкнутое состояние. Выходное напряжение магазина сопротивления будет равно

Пик - PIoRO +p(iв„, Но + есм + .t

0 2) ВХ2 ВЬК дн ЕСМ< ЕсМ2 ВЫХ2 ВЫХ ЦДВ (5)

Заменив U первой частью выражения (3) получим, учитывая, что I

Г2

Uur оНо + jUi,Ru (6)

Воспроизводимое магазином сопротивление будет равно

Uur rt — — — = ар +в — в — -R (7) . ик д (- о (" Z в

Таким образом некомпенсированной является погрешность

6 „„=р — " — к, (8)

?р

Использовав в магазине сопротивле4 ния операционные усипители с малыми входными токами (К544УД1, К140УД8), 1650102

10 можно добиться уменьшения Q ц„до пренебрежимо малой величины. Работа КН

15 заключается в следуюцем. При rioступлении на вход ДКН 26 напряжения, превышающего порог срабатывания, на его выходе устанавливается уровень

+Е, если входное напряжение положительное, или -Ея, если входное напряжение отрицательное. В первом случае, открывается оптрон 25, а на выходах

КН 15 устанавливаются уровни логических единиц, причем состояние второго выхода запоминается в триггере 33. В другом случае открывается оптрон 24 и устанавливаются на первом выходе логическая единица, а на втором выходе логический нуль, который запоминается в триггере 33. Таким образом, в режиме коррекции погрешности компенсируются основные статические погрешности магазина сопротивления, что позволяет значительно повысить точность воспроизведения сопротивления.

Поскольку на результат компенсации погрешности влияют напряжение смещения и входные токи КН 15, то к этим параметрам предъявляются повышеннь.е требования. Реализовав компаратор 15 на основе операционного усилителя с

ИДИ преобразованием входного сигнала, можно добиться вь»соких метрологических параметров заявляемого устройства. Предлагаемый магазин сопротивления обладает высокой точностью воспроизведения сопротивления; для осуцествления коррекции погрешности нет необходимости разрывать измерительную цепь, обеспечивает воэможность компенсации сопротивления соединительных проводов.

Формула и з обретения

1. Магазин сопротивления, содержащий первый операционный усилитель, инвертируюций вход которого является первым выводом магазина сопротивления, к неинвертирующему входу подключен соответствуюций вывод питания первого операционного усилителя, первый вывод управляемого делителя наПряжения, второй вывод которого подключен к выходу первого операционного усилителя, третий вывод — к инвертируюцему входу второго операционного усилителя, источник опорного напряжения, положительньп» и отрицательный выводы которого подключены соответст15

55 вен о к выводЪ рм 1 о разомк утого и выводу нор»»ально-замкнутого контактов второго коммутирующего элемента, блок управления, перзьп» выход которого подключен к управляющему входу первого коммутирующего элемента, второй выход подключен к управляющему входу цифроаналогового преобразователя, вход которого подключен к выводу переключающего контакта второго ком мутирующего элемента, выход питания цифроаналогового преобразователя подключен к выводу источника опорного напряжения и ссответствуюцему выводу питания второго операционного усилителя и второму входу компаратора напряжения, третий коммутирующий элемент, к управляющему входу которого подключен третий выход блока управления, к первому входу которого подключен первьп» выход компаратора напряжения, к первому входу которого подключен вывод переключающего контакта третьего коммутирующего элемента, два резистора, мультирезистор, второй вывод которого подключен к первому выводу первого коммутирующего элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения сопротивления, в него введены четвертый, пятый и шестой коммутирующие элементы, при этом к управляющему входу четвертого коммутирующего элемента подключен первый выход блока управления, третий выход которого подключен к управляющему входу пятого и шестого коммутирующих элементов, первый вывод четвертого коммутирующего элемента подключен к второму выводу мультиреэистора, первый вывод котЬрого подключен к второму выводу, первого резистора, первый вывод которого, первый вывод второго резистора и вывод нормально-разомкнутого контакта третьего коммутирующего элемента подключены к иввертирующе»»у входу первого операционного усилителя, выход которого подключен к второму выводу первого и первому выводу пятого коммутирующих элементов, второй вывод последнего подключен к второму выводу второго резистора и первому выводу шестого коммутирующего элемента, второй вывод которосо подключен к второму выводу четвертого коммутирующего элемента и выходу второго операционного усилителя, к неинвертирующеМу входу которого подключен первый

1658102

Фиг.1 выход цифроаналогового преобразователя,- вирд питания которого подключен к второму выводу нормально-замкнутого контакта трет=сго коммутирующего элемента и является вторым выводом магазина сопротивления, управляющими, ин-!,"!ормационными входами которого являются соответственно управляющий вход компаратора и вход, запуска и блока управления, который выполнен в виде последовательно соединенные RS-триггер, S-вход которого является входом .запуска блока управления, и элемент

НЕ, выход которого и выход RS-тригге- 1 ра являются соответственно первым и третьим выходами блока управления, последовательно соединенные генератор импульсов, элемент И, второй вход которого подключен к R-входу RS-тригге20 ра и является входом блока управления, и счетчик, выход которого является вторым выходом блока управления.

2. Иагазин по и ° 1, о т л и ч а ющ и и .с я тем, что компаратор напря- 25 ! жения содержит двухпороговый компаратор напряжения, входы которого являются первым и вторым входами компаратора напряжения, а выход подключен к первым входам первого и второго оптронов, к вторым входам которых подключены соответственно первые выводы первого н второго резисторов, а выход первого оптрона подключен к первому выводу третьего резистора, к второму выводу которого подключен первый вывод четвертого резистора, к

Р-входу первого триггера и первому входу элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен второй вывод четвертого резистора, выход второго оптрона и Б-вход первого триггера, выход которого подключен к D-входу второго триггера, С-вход которого явчяется управляющим входом компаратора напряжения, первым и вторым выходами которого являются соответственно выход элемента ИЛИ и выход второго триггера.

1658102

Г

ЪС

О4

Составитель Л,Тимошина

Редактор Т. larosa Техред М.Моргентал Корректор М Самборская

Заказ 2432 Тираж 424 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