Преобразователь сопротивления
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.
"СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)з Н 03 Н 11/40
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕ НТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ (д (21) 4925076/09 (22) 03,04.91 (46) 23.07.93. Бюл. N 27. (71) Самарский авиацИонный институт им. акад. С.П.Королева (72) В.А.Медников (f3) В.А.Медников (56) Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1988, с. 85, 86, рис. 2.16, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в микроэлектронике для получения эквива„„5U„„1830182 АЗ лентных 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 (0Y) 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 ил, 1830182
Изобретение относится к измеритель- . ной технике и может быть использовано в микроэлектронике для получения эквива. лентных 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 преобразователь 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 образуют 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 масштабного преобразователя напряжений, вход которого связан с выходом блока вычитания.
Блок вычитания может быть выполнен на операционном усилителе 5 и прецизионных резисторах 6...9 одинакового сопротивления.
Масштабный преобразователь напря>кения 4 может быть выполнен аналогично блоку вычитания 3 и может содержать операционный усилитель 10 и масштабиру ощие резисторы 11, 12, 13, и 14. Использование ilepeol 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. В качестве масштабного преобразователя напряжений
4 можно испольэовать стандартные схемы с цифроаналоговыми преобразователями.
Работает устройство следующим образом: внешняя цепь, будучи подключенной к входу преобразователя сопротивлений, создает на этом входе потенциал О, 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 04 масштабного преобразователя
4 установится практически равным входному:
04= О. (1) Если коэффициент передачи масштабного преобразователя напряжений 4 установлен величиной М, то напряжение Оз, действующее на его входе; а следовательно, и на выходе блока вычитания 3, установится равным
Оэ = 04/М = О/M. (2) Коэффициент передачи по входам блока вычитания устанавливают равными +1 и -1 соответственно, поэтому напряжение 01 на выходе операционного усилителя, а следовательно, и на первом входе блока вычитания, можно определить из соотношения, определяемого свойствами блока вычитания 3 как:
Оз = 01- 04 = U> " О, (3) откуда
01 = Оз+ О. (4)
Подставляя в 4 Оз из 2, получаем
01= О/М+ U = U (1/М+ 1). (5) Входной ток l протекает через эталонный резистор 2 величиной R под действием разности потенциалов, действующих на входе устройства и на выходе операционного усилителя 1: (6) i =(U- u>)/R.
Подставляя 5 в 6, получаем — — R R M
Входное сопротивление Ввх устройства определится в соответствии с законом Ома делением входного напряжения U на величину входного тока 1, определяемого выражением 7;
Râõ=О/1--R M (8) 1830182
Формула изобретения
Составитель В.Медников
Редактор М. Кузнецова Техред M.Моргентал Корректор Н. Гунько
Заказ 2495 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101
Таким образом, входное сопротивление устройства прямо пропорционально коэффициенту передачи M масштабного преобразователя напряжений.
При использовании второго входа мас- 5 штабного преобразователя напряжения 4 в нем сигнал инвертируется (M « О) и входное сопротивление R>< устройства формируется положительным, а при использовании первого входа — отрицательным. 10
Все устройство выполнено на линейных элементах, поэтому величина входного сопротивления R>< полностью задается эталонным резистором 2 и коэффициентом передачи М масштабного преобразователя 15 напряжения 4.
Динамический диапазон Йвх устройства определяется диапазоном изменений коэффициента передачи M масштабного преобразователя напряжения 4, который может 20 быть выполнен в широких пределах:
О ДВА(М) <ОО
Преобразователь сопротивления, содержащий операционный усилитель, эталонный резистор, включенный между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, масштабный преобразователь 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 л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения динамического диапазона, первый вход блока вычитания является неинвертирующим, а второй вход — инвертирующим и соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, инвертирующий вход которого является входом преобразователя сопротивления.
