Имитатор электрического сопротивления

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение быстродействия, точности и расширение пределов воспроизводимых сопротивлений . Устройство содержит клеммы 1-3, управляемые масштабные мультирезисторы 4 и 5, управляемый делитель 6 напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных управляемого магазина 7 и управляемого однопредельного звездообразного резисторного имитатора 8, и операционные усилители 9 и 10. Резисторный имитатор 8 содержит основной и замещающий магазины 11, 12 и общую шину 13. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 R 27/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ц

Фиг.7

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4723972/09 (22) 25.07.89 (46) 23.11.91. Бюл. hh 43 . (71) Кишиневский научно-исследовательский институт электроприборостроения (72) А.M.×åðíîâ, Е.Я.Бадинтер, И.И.Гришанов, С.К.Зотов и А.В.Торкунов (53) 621.317.732(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1406730, кл. G 01 R 27/00, 1984. (54) ИМИТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения — по.... Ж„„1693564 А1 вышение быстродействия, точности и расширение пределов воспроизводимых сопротивлений. Устройство содержит клеммы 1-3, управляемые масштабные мультирезисторы 4 и 5, управляемый делитель 6 напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных управляемого магазина 7 и управляемого однопредельного звездообразного резисторного имитатора 8, и операционные усилители 9 и 10. Резисторный имитатор 8 содержит основной и замещающий магазины 11, 12 и общую шину 13. 2 ил.

1693564

1+У1У2УЭ" 10

В 6

1+ У Уг,Уз 10

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для изготовления имитаторов электрического сопротивления.

Цель изобретения — повышение быстро- 5 действия, точности и рсширение пределов воспроизводимых сопротивлений.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — эквивалентные схемы уст- 10 ройства и его блоков.

Устройство содержит первую 1, вторую

2 и третью 3 клеммы, первый 4 и второй 5 управляемые масштабные мультиреэисторы, управляемый делитель 6 напряжения, 15 содержащий управляемый магазин 7 сопротивления, управляемый однопредельный звездообразный реэисторный имитатор 8 проводимости, первый 9 и второй 10 операционные усилители, при этом управляемый 20 однопредельный звездообразный резисторный имитатор 8 содержит основной 11 и замещающий 12 магазины, общую шину

13.

Имитатор работает следующим абра- 25 зом.

Первый управляемый масштабный мультирезистор 4 образует первое плечо измерительной цепи заявляемого устройства, Путем управления можно соответствующи- 30 ми командами-кодами устанавливать следующие значения сопротивления этого плеча из ряда следующих em значений:

10; 10; 10; 10; 10; 10; 10; 10; 10; 35

10" ; 10""; 10" ; 101з, 1014 Ом (1) ВтоРое плечо с пРоводимостью G2var, изменяемой по требуемой для реализации устройства зависимости 40

О,xg,,xI... Xg

G2var

1+Y1 Y2Уз 10 и где,и =О,x1...xn — нормализованная мантисса числОВОГО значениЯ пРОВОДимости G2var. х1...хь..хк — показания 1-го...„ i-го,;...

-ro разрядов указанной мантиссы;

6 — суммарная проводимость блока 8;

YiY2Yg — мантисса числового значения относительного изменения в миллионных долях (х 10 6) проводимости, реализуется управляемым делителем 6 с трехлучевой цепью "звезда" где,и G=O,х ..xк G — проводимость основного магазина 11 блока 8; ,й G=(1-0,xt..хь.хк)6 — проводимость замещающего магазина 12 блока 8;. (1+У1УгУз 10 6) G — проводимость управляемого магазина 7;

У1,Уг,Уз — показания 1, 2 и 3-ro разрядов (декад управляемого магазина 7).

Причем луч,и G управляемого делителя

6 соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя 9 и с выходом второго операционного усилителя 10, а луч р 6 с общей шиной устройства, луч

У1У2Уз 10 в виде управляемого магазина 7 сопротивления соединен с выходом первого операционного усилителя 9 и второго вывода управляемого первого масштабного мультиреэистора 4, подсоединенного первым выводом к первой клемме устройства.

К второй клемме 2 присоединен инвертирующий вход второго Операционного усилителя 10, к объединенным неинвертирующему входу и выходу (" пулевой". шине) которого подключен первый вывод управляемого второго масштабного мультирезистора 5 с сопротивлением Вз, значение которого соответствующими командами-кодами по каналу управления может быть установлено любым из ряда

1(=10 );10,102,10,10,10 OM (4), Для описания работы устройства необходимо управляемый делитель 6,звезду поводимости 7-11-12 преобразовать в эквивалентный треугольник проводимостей

7 11 12, т.е. от 1-й схемы 1 (фиг.2) перейти к

2-й схеме замещения (фиг.2), чтобы затем устройства (фиг.1) представить в виде 3-й схемы (фиг.2), а затем в виде 4-й схемы (фиг.2), поскольку только проводимость

G2var (5)

1+У1Уг Уз 10 входит в состав второго плеча измерительной цепи устройства, а две остальные проводимости Ь 7-11-12 шунтируют вход и выход QY6 и практически сколь либо существенно не влияют на работу трехплечей измерител ьной цепи устройства.

В конечном итоге исходная измерительная цепь устройства согласно фиг.1 приводится к бкончательной.схеме замещения 5 (фиг.2) — треугольнику сопротивлений

1693564

Л Я1-2, Вг-3. R3-1, (6) 1=V:R3=Ч1-г: R3, (13) при последующем измерительном преобразовании с помощью первого операционного усилителя 9 и включенного в цепь его

10 отрицательной обратной связи управляемого делителя 6 проводимости G2var (5) (фиг.1: фиг.2, схемы 3-4), поступающий на вход этого усилителя ток1преобразуется в выходное напряжение этого усилителя

15 (8) Ч1-2=Ч2-3

V1 — г 1 пз 6гчзг

«V1-2

R1 — 2—

Ф (9) где Ч1-2 — разность потенциалов (напряже- 20 ние) между клеммами 1 и 2;

11 — ток, вытекающий из первой клеммы

1, входное сопротивление рассматриваемого треугольника Л 1-3-2

Ч2 — 3 йг — 3= где Чг-з-10 -10  — рабочее напряжение устройства;

Ь! = 10 -10 А — входной TOK второго 35 операционного усилителя 13, выходное сопротивление рассматриваемого треугольника

1 =о,х,„,х;...х

° ° «+ Я 0 йэ из (13) видно, что при изменении члена

"У1УгУз" в пределах от "нуля" до "1000"

40 величина сопротивления изменяется ступенями через милионную (х 10 6) на

10 10 -10 (0,1 fo), что достаточно как для ввода поправок, так и иных операций, основанных на выполнении относитель45 ных изменений, R1-2 в пределах порядка

МООх 10 если резервировать интервал

200х 10 для ввода поправок.

Точное уравнение (13) можно заменить более удобным для анализа (и использования следующим приближенным выражением: где воспроизводимое образцовое сопротивление при условии эквипотенциальности третьей клеммы 3 первой клемме 1, т,е. при определяетСя в соответствии с законом Ома следующим образом: (1 0)

10 — 10 10е 10 13 р

10 «10 "

R3-1Ж1=1О;...,10 " (11) где R1 — установленное из ряда (1) сопротивление первого плеча.— первого управля. емого масштабного мультирезистора 4.

Связь величины воспроизводимого (имитируемого) проходного сопротивления

R1-2 рассматриваемого эквивалентного треугольника сопротивлений (6) — 5 (фиг.2) с

ПараМЕтраМИ R G2var, R3 трЕХ ПЛЕЧ ЦЕПИ устройства устанавливается следующим образом: при начальном измерительном преобразовании, поступающее на клеммы 1 и 2 и в соответствии с условием (7) на клеммы 1 и

3 измерительное напряжение

Ч = V1 — 2 = Нз — 1, (12) с помощью второго операционного усилителя 10 и второго управляемого масштабного мультирезистора 5 с сопротивлением R преобразуется в выходной ток второго операционного усилителя 10: при заключительном измерительном преобразовании в первом плече с сопротивлением R1 это напряжение ф преобразуется в представляющий интерес выходной ток 11 с клеммы 1, а именно:

)1 =- - = ., (15)

R1 и1 G2var пз откуда с учетом (9) и (5) проходное образцовое сопротивление устройства -а 5

1-2 1 < -ZVg,r 3

1 ,Р ,,у -а ",о",- Й6) R1-2=О,х1...xl...õê (1+ У1 У2 Уз 10 ), (1Л

1 допуская при У1 Уг Уз - 300 10 (от среднего значения)погрешность упрощения задачи не более

1ЯУЗ <(300 10- (2- 3 10-4! 2=1 10 (18) 1693564 что в 5 раз меньше погрешности отчета порядка 0,5:10

Для обеспечения высоких метрологических характеристик предлагаемого устройства в его составе можно в качестве операционных усилителей 9 и 10 испольэовать операционные усилители с характеристиками: коэффициентом усиления Ку>10;

7. входным током Ь I 10 А;.дрейфом напря-1О жения смещения Ж/с 10 В; входным сопротивлением Roy>10 Ом; рабочим

6 напряжением О 10 В; рабочим током

1= 10 А.

При указанных значениях рабочих напряжения и тока, используемых усилителей проводимость с „-(О„-,О- см, ((9) что определяется не только условиями оптимального применения усилителей, но и тем, что порог квантования сопротивления управляемого магазина 7 не может быть менее

ЛVMèH=10 Gz =.10 10 =10 Ом, (20)

Учитывая (1), (4) и (20), можно определить следующие характеристики устройства: минимальное рабочее напряжение (VM ) при максимальном рабочем токе (!макс) второго операционного усилителя 10, а именно:

Чмин=1макс Р(эмин=10 " 1=10 В, (21) начальную шкалу (множество) имитируемых сопротивлений а =Д =О,Х „,Х;, Х„.В, -C, а,„„„:

l-2. ИН 1 " " К 1МИН МИН

=О,х ...х ... х 10 10 з 8

= ох,, х;.„к о Ом, которую можно использовать лишь при пе:реходе от трех- к четырехзажимному подключению во внешнюю цепь устройства; массив практически используемых при трехзажимном подключении шкал сопротивления:

Р Х1..Х .. Х t

Йи1- О Х1..Х(" Хи 10

= О,Х„..Х„,. Хк ° 1О г

-РХ,. X ..X, И б ° ° ° иР-0t (1 ° ° Х,...Хк 10 (б

Яи1 - 0(Х1 .. Х .. Х, 10

1.г

На предлагаемом устройстве согласно (14) теоретически можно установить максимальное показание

Ви макс=О,Х1" XI,.XK Ri макс G Йз.макс=1,0...0 10 10 10 =10 (24)

15 с точностью

1017

Т = =10, (25) Ии макс 101

20 где Ry=10 OM — сопротивление утечки по воздуху между клеммами 1 и 3 устройства.

Формула изобретения

Имитатор электрического сопротивления, содержащий управляемый делитель напряжения, первый и второй операционные усилители, первую и вторую клеммы, неинвертирующий вход и общий вывод первого операционного усилителя подключены к общей шине устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, точности и расширения пределов воспроизводимых сопротивлений, введены первый и второй управляемые масштабные мультирезисторы, третья клемма. при этом первый вывод первого управляемого масштабного мультирезистора соединен с пер40 вой клеммой второй вывод с входом управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с инвертирующим Входом первого операционного усилителя и с выходом второго операционного усилителя, 45 инвертирующий вход которого соединен с второй клеммой, а неинвертирующий вход соединен с его общим выводом и подключен к первому выводу второго управляемого масштабного мультирезистора, второй вывод которого соединен с третьей клеммой, причем управляемый делитель напряжения выполнен в виде последовательно соедиHeHHblx управляемого магазина сопротивления и управляемого однопредельного

55 звездообразного реэисторного имитатора проводимости, выход которого является выходом управляемого делителя напряжения, а соответствующий выводуправляемого магазина сопротивления является входом управляемого делителя напряжения, при этом

1693564

Составитель Н.Дубровская

Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор M.Áëàíàð

Заказ 4076 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 третья клемма устройства, экраны первого и второго управляемых масштабных мультирезисторов, общий вывод управляемого делителя напряжения подключены к общей шине устройства,