Имитатор электрического сопротивления

(51)5 6 01 й 27/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ С ВИДЕТЕЛ ЬСТ АВТОРСКОМ 02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1406730, кл. 6 01 й 27/00, 1984.(54) ИМИТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ(57) 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.1693564 1+У 1 У 2 УЭ" 10 45- В О 1 + У 1 Уг,Уз10 50 55 Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для изготовления имитаторовэлектрического сопротивления.Цель изобретения - повышение быстродействия, точности и рсширение пределоввоспроизводимых сопротивлений.На фиг,1 представлена структурнаяэлектрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - эквивалентные схемы устройства и его блоков.Устройство содержит первую 1, вторую2 и третью 3 клеммы, первый 4 и второй 5управляемые масштабные мультиреэисторы, управляемый делитель 6 напряжения, 15содержащий управляемый магазин 7 сопротивления, управляемый однопредельныйзвездообразный реэисторный имитатор 8проводимости, первый 9 и второй 10 операционные усилители, при этом управляемый 20однопредельный звездообразный резисторный имитатор 8 содержит основной 11и замещающий 12 магазины, общую шину13.Имитатор работает следующим абразом,Первый управляемый масштабныймультирезистор 4 образует первое плечо измерительной цепи заявляемого устройства,Путем управления можно соответствующими командами-кодами устанавливать следующие значения сопротивления этого плечаиз ряда следующих его значений: 10; 10; 10; 10; 10; 10; 10; 10; 10; 35101 о, 10 1012 101 з, 10 Ом г 1) Второе плечо с проводимостью Ого,изменяемой по требуемой для реализацииустройства зависимости 40 О,х 1 х хкОгчаг1 + У 1 У 2 Уз10о где,и =О,х 1,хо - нормализованная мантисса числового значения проводимости Мчат,х 1 хьхк - показания 1-го-го,; К-го разрядов указанной мантиссы; 6 - суммарная проводимость блока 8;У 1 У 2 Уз - мантисса числового значенияотносительного изменения в миллионныхдолях (х 10 6) проводимости,реализуется управляемым делителем 6 стрехлучевой цепью "звезда" где,и О=О,х 1 хк 0 - проводимость основного магазина 11 блока 8;,и 0=(1-0,х 1 хь.хк)6 - проводимость замещающего магазина 12 блока 8;(1+У 1 УгУз 10 6) 0 - проводимость управляемого магазина 7;У 1,У 2 Уз - показания 1, 2 и 3-го разрядов декад управляемого магазина 7).Причем луч,и 6 управляемого делителя 6 соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя 9 и с выходом второго операционного усилителя 10, а луч й 6 с общей шиной устройства, луч У 1 У 2 Уз 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-кадами по каналу управления может быть установлено любым из ряда 1(=10 а);10 ,102,10 ,10 ,10 Ом (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 Огчаг (5)1+У 1 УгУЗ 10 входит в состав второго плеча измерительной цепи устройства, а две остальные проводимости Ь 7-11-12 шунтируют вход и выход ОУ 6 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 окончательной. схеме замещения 5 (фиг.2) - треугольнику сопротивлений1693564 Ь Й 1-2, В 2-з, Й 3-1, (6) 1=Ч:Йз=Ч 1-г: Вз,(13) при последующем измерительном преобразовании с помощью первого операционного усилителя 9 и включенного в цепь его 10 отрицательной обратной связи управляемого делителя 6 проводимости 62 чаг (5) (фиг.1; фиг.2, схемы 3-4), поступающий на вход этого усилителя ток 1 преобразуется в выходное напряжение этого усилителя15(9) где Ч 1-2 - разность потенциалов (напряже ние) между клеммами 1 и 2;11 - ток, вытекающий из первой клеммы 1, входное сопротивление рассматриваемого треугольника Ь 1-3-225 Ч 2 - 3Й 2 - 3е 10) 10- 10 106 10109 - 1 О " ЗО напряжени 1(10 ток второго. 3 выходное сого треугольВзВ 1=10;,10 (11) 40 где Й 1 - установленное из ряда (1) сопротивление первого плеча. - первого управля емого масштабного мультирезистора 4.Связь величины воспроизводимого 45 (имитируемого) проходного сопротивления Й 1-2 рассматриваемого эквивалентного треугольника сопротивлений (6) - 5 (фиг,2) с ПараМЕтраМИ В;, 62 чаг, ВЗ трЕХ ПЛЕЧ ЦЕПИ устройства устанавливается следующим об разом:при начальном измерительном преобразовании, поступающее на клеммы 1 и 2 и в соответствии с условием (7) на клеммы 1 и 3 измерительное напряжение 55 ем У 2 Уз 10 ), (17) Й 1-2=0,х 1 хьхк (1+1 1 допуская при У 1 У 2 него значения) погр дачи не более Уз 300 10(18) с помоля 10 где воспроизводимое образцовое сопротивление при условии эквипотенциальности третьей клеммы 3 первой клемме 1,т,е. при определяетСя в соответствии с законом Омаследующим образом. где Ч 2-з-10 В - рабочееустройства;10-9 10-12 АоперациоНного усилителя 13,противление рассматриваемоника Ч = Ч 1 - 2 = Чз - 1, (12)щью второго операционного усилите второго управляемого масштабного мультирезистора 5 с сопротивлением Йапреобразуется в выходной ток второго операционного усилителя 10: при заключительном измерительном преобразовании в первом плече с сопротивлением В 1 это напряжение гр преобразуется в представляющий интерес выходной ток 11 с клеммы 1, а именно: 11 = = (15) Й 1 В 62 чаг ЙЗоткуда с учетом (9) и (5) проходное образцовое сопротивление устройства= О,хх; х61" " к 1,УЦ, 1-й Э из (13) видно, что при изменении члена "У 1 У 2 УЗ" в пределах от "нуля" до "1000" величина сопротивления изменяется . стузпенями через милионную (х 10 6) на 10 10 -10 (0,16), что достаточно как для ввода поправок, так и иных операций, основанных на выполнении относительных изменений, Й 1-2 в пределах порядка Моох 10 6 если резервировать интервал .ф. 200 х 10 для ввода поправок.Точное уравнение (13) можно заменить более удобным для анализа (и использования следующим приближенным выражени 1693564что в 5 раз мбеньше погрешности отчета порядка 0,5:10Для 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; входным током Ь 10 А;,дрейфом напряОжения смещения Й/с 10 В; входным сопротивлением Воу 10 Ом; рабочим6напряжением р10 В; рабочим током 1= 10 А.При указанных значениях рабочих напряжения и тока, используемых усилителей проводимость60 -0 см, (ГУ)что определяется не только условиями оптимального применения усилителей, но и тем, что порог квантования сопротивления управляемого магазина 7 не может быть менееЛЧмин=10 62 =10 10 =10 Ом, (20)Учитывая (1), (4) и (20), можно определить следующие характеристики устройства:минимальное рабочее напряжение (Чмин) при максимальном рабочем токе (макс) второго операционного усилителя 10, а именно:ЧминЧмакс Взмин=10 " 1=10 В, (21)начальную шкалу (множество) имитиру емых сопротивЛенийа:а:о,х ,х ха, Ь д,:1-2. ин" " к 1 мин змин =О,Х Х . х 10 10ь221=Охк;,х 1 ОгОМ,которую можно использовать лищь при пе; реходе от трех- к четырехзажимному подключению во внешнюю цепь устройства;массив практически используемых при трехзажимном подключении шкал сопротивления:Р 0,Х,.К; Х 1 ОЙи 1 - ОХ 1ХХ 10:ОХ, Х;х, 10 ЗФиР11 Хк 103и,: 0,ХХ,. Х.101На предлагаемом устройстве согласно(14) теоретически можно установить максимальное показание10Ви макс=О,х 1 Х,ХК В 1 макс 6Вз.макс=1,00 10 10 10 =10 (24)15 с точностью1017 т= =10, (25) Ви макс 1016 20где Ву=10 Ом - сопротивление утечки по воздуху между клеммами 1 и 3 устройства.Формула изобретения25Имитатор 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 первой 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 свторой 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 соединенных управляемого магазина сопротивления и управляемого однопредельного 55 звездообразного реэисторного имитаторапроводимости, выход которого является выходом управляемого делителя напряжения, а соответствующий выводуправляемого магазина сопротивления является входом управляемого делителя напряжения, при этом10 1693564 Фиг, Г Составитель Н.ДубровскаяРедактор М.Бланар Техред М.Моргентал Корректор Т.Пали Заказ 4076 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ои третья клемма устройства, экраны первого и второго управляемых масштабных мульти- резисторов, общий вывод управляемого делителя напряжения подключены к общейшине устройства,