Магазин сопротивления

Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано при построении кодоуправляемых магазинов сопротивления,Цель изобретения - повышение точ 5 ности воспроизведения сопротивления,На чертеже представлена структурная схема магазина сопротивления,Магазин сопротивления содержит перО вый 1, второй 2 операционные усили" тели (ОУ); управляемый мультирезйстор (УМР) 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 1 О компараторы, источник 11 опорных напряжений, третий коммутирующий элемент 12; блок 13 уп О равления (БУ); цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 14. При этом блок 13 управления содержит элемент 2 ИЛИНЕ 15, первый 16 и второй 17 двоичные счетчики (Сч), первый 18, второй 25 19 триггеры (Тр), элемент 3 ИЛИ 20, блок 21 задержки, третий триггер 22, генератор импульсов (ГИ) 23.Магазин сопротивления (МС) работает следующим образом. 30Магазин сопротивления имеет два режима работы: основной - воспроизведение сопротивления и дополнительный - режим коррекции, который устанавлива" ется подачей кратковременного импульса на стробирующий вход блока 13 управленияПосле корректировки паразитных напряжений в ОУ основной режим МС устанавливается автоматически.В основном режиме на управляющих входах СП 5 и СП 6 присутствует сигнал логического "О", при котором замыкаются нормально замкнутые контакты этих коммутирующих элементов. Приэтом ток от внешнего источника тока, подключенного к входам МС (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 МС складываетсяиз напряжения на УМР 3 0 = 10 К 0, напряжения на переходных контактнах СП 5,1 0= 1 г выходного напряжения ОУ 2 Бц, напряжения на переходных контактах СП 6.2. 11=1 г, где 1 - ток от внешнего источника тока, К " конкретное значение сопротивле-ния управляемого мультирезистора 3, г, г - значения переходных сопротивлений коммутирующих контактов сдвоенных переключателей Г 5 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 сопротивлением и коэффициентом усиления ОУ, благО- даря чему напряжение на инвертирующем и неинвертирующем входах подцерживается одинаковым.Таким образом, эквивалентное напряжение между зажимами МС равно(1-р) = р 1, К (1) где ц - коэффициент деления УДН 4 между его выходом и общей точкой питания ОУ 1,Воспроизводимое сопротивление равно11 д Р т.о К 0(2)им т 1 Г" оо 0Однако в выражении (2) не учтеныпаразитные параметры ОУ: напряжениясмещения и входные токи. С учетомэтих параметров выражение (2) приметследующий вид: е 0+вх КК = Р К +(1- в - - 1цм г- о ( г)т(3)ъ ф ео напряжения смещениОУ 1 и ОУ г;вх фв входные токи ОУиОУ 2;вьд. выходное сопротивление УДН 4,Для компенсации сигнала погреш" ности, вызванного е и х в предлавк ф гаемом МС 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 б ток внешнего ис+з.в Р ьых.3 ( я,(4) Усиленный сигнал погрешности на компараторах сравнивается со своим допуском ф 11. Сигнал напряжения +Ц формируется в ФОН 11 и поступает на соответствующие входы компараторов.При этом возможны три варианта работы схемы коррекции: сигнал погрешности больше допуска и имеет положи,тельную полярность 1+11 п( ) фБ 1; сигнал погрешности больше допуска и имеет отрицательную полярность -11 1 )Б; сигнал погрешности меньше допуска +11с 1+111.В случае, когда-П ) 1 П,сра батывает компаратор 9 и на первом управляющем входе блока 13 управления устанавливается уровень логического 0, который соответствует замыканию нормально разомкнутого контакта сдвоенного переключателя (СП) 12. В этом случае на вход опорного напряжения ЦАП 14 поступает отрицательное напряжение -11, . 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 11 и корректирующее напряжение на выходе ОУ 2 направлено на компенсацию паразитного напряжения на ОУ 2. Выходной ток 5 156 точника тока через МС не протекает и на выходе УДН 4 будет только сигнал погрешности ОУ 1, равный (е + + 1 К,) (1-р), а ОУ 2 охвачен обВх,ратной связью с помощью резисторов 7 и 8 и работает как усилитель напряжения с коэффициентом усиленияВ.К = 1+ - . Поскольку неинвертирую 1 вщий 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 еи, так и ОУ 1 е и , Из этого следует, что ов режиме коррекции на соответствующие входы К 9 и К 10, с которыми соединен выход ОУ 2 поступает сигнал погрешности, равный 6302 6ЦАП 14 увеличивается до тех пор,покавыходное напряжение погрешности уменьшается до уровня 1 П 1 ( 1"ЦВ момент сравнения сигнала Ц и 11пна выходе компаратора 9 установитсяуровень логической "1", увеличениесигнала на третьем выходе БУ 13 пре"кращается и на выходе ЦАП 14 устанавливается постоянный ток. При этомна втором выходе БУ 13 устанавливается логический "0", что приводит кзамыканию нормально замкнутых контактов сдвоенных переключателей СП 5 иСП 6, и МС переходит на основной режим работы - воспроизведение сопротивления.Через входы МС по-прежнему протекает ток от внешнего источника то ка, только при этом в эквивалентномнапряжении между входами МС будутскомпенсированы паразитные напряжения ОУ,Работа БУ 13 заключается в сле 25 дующем фПри подаче на его стробирующийвход нулевого импульса выходы счетчиков 16 и 17 устанавливаются в нулевое состояние, на выходе триггера22 - уровень логической "1". Послепоявления на первом управляющем входе БУ 13 логического "0" происходитустановление триггера 19 в нулевоесостояние. На выходе логического элемента 15 устанавливается логическая 35 инчто приводит к запуску ГИ 23 ина вход счетчика 16 поступают счетные импульсы. Информация на выходесчетчиков 16 и 17 увеличивается.С момента начала цикла коррекциина третьем входе логического элемента 20 с помощью Тр 18 установлен иподдерживается уровень логического110 , на втором его входе присутс тву ет уровень логической 1 , а на первом входе - уровень логического и О ,поскольку время задержки блока 2 1больше времени полного заполненияимпульсами двоичных счетчиков 1 6 и1 7 , Таким образом , на выходе элемента 3 ИЛИ 20 , который соединен с входом установки нуля триггера 2 2, поддержнва ется уровень логической " 1 " .В момент появления на первом входе БУ 1 3 логической " 1 " на выходеэлемента 2 ИЛИ-НЕ 1 5 уровень ло гичесм икого 0 , что приводит к прекращениюгенерации импульсов ГИ 23 и установлению на выходах счетчиков 16 и 17+11 В 11 Х9 постоянной информации. При этом на выходе логического элемента 20 уста 11 11 навлив ае т ся уровень ло гич е ско го 0 который переведет Тр 2 2 в нулевое с о 5 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 логический элемент 3 ИЛИ 20 задержанный стробирующий импульс, а на инверсном выходе триггера 18 установится сигнал логического "0", который сигнализирует о неисправности магазина сопро тивления,Режим работы магазина сопротивления в случае 1+ ц, 1) +111 аналогичен режиму работы при 1-ц 1 -,+ П1 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 напрякения.В качестве управляемого ГИ можно использовать генератор на логических микросхемах, при этом один из входов щ логического элемента использовать для управления.В качестве триггеров можно исполь- зовать обычные П-триггеры, в качестве ЦАП 14, построенного по принципу 45 суммирования токов, подходит любой ЦАП 1 имеющий только схему управления, разрядные резисторы и коммутируемые элементы, так как в качестве преобразователя ток-напряжение в5 О схеме использован ОУ 2.Если в режиме коррекции паразит/ное напряжение скомпенсировано полностью, то при переходе в нормальный режим работы выходное напряжение ОУ 2 равно1" выем Ц 11)2 Однако поскольку К.7 можно выбрать намного меньше (К К,ц)то Цвыл 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 МС,Формула изобретенияМагазин 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 напрякения, 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 щ и й с я 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 второй1566302 Составитель Л.ТимошинаРедактор С,Патрушева Техред М.Дидык Корректор СЛекмар Тираж 553 Заказ 1219 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Производственно-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 выводом5 первого коммутирующего элемента является вывод его переключающего контакта, вторым выводом являются нормально замкнутый контакт первой груп пы и нормально разомкнутый контакт второй группы, его нормально разомкнутый контакт первой группы первого коммутирующего элемента через второй резистор подключен к выводам нормаль 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 раторов, к соответствующему выводу питания второго операционного усилителя, выходу питания цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к инвертирующему входу вто рого операционного усилителя, выводу источника опорного напряжения, вторые отрицательный и положительные выводы которого подключены к выводам нормально разомкнутого и нормально замкнутого контактов третьего коммутирующего элемента, вывод переключающего контакта которого подключенк опорному входу цифроаналогового преобразователя, при этом блок управления содержит элемент 2 ИЛИ-НЕ, первый вход которого является вторымвходом блока управления и подключенк К-входу второго триггера, Я-входкоторого является третьим входом блока управления и подключен к второмувходу элемента 2 ИЛИ-НЕ, инвертирующий выход которого через генераторимпульсов подключен к С-входу первого двоичного счетчика, к К-входу которого подключены К-вход второго двоичного счетчика, к .С-входу которогоподключен инверсный выход первогодвоичного счетчика, К-вход первоготриггера, к Я-входу которого подключен инверсный выход второго двоичного счетчика, вход блока задержки,Я-вход третьего триггера, которын является стробирующим входом блока управления, пятым, четвертыми и первымвыходами блока управления являютсясоответственно выход второго триггера, многоразрядные выходы первого ивторого двоичных счетчиков, и выходтретьего триггера, к К-входу которого подключен выход элемента 3 ИЛИ, кпервому входу которого подключен инверсный выход блока задержки, к второму входу - выход элемента 2 ИЛИ-НЕ,к третьему входу - выход первого триггера.