Магазин сопротивлений

.К.перетип ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАЮ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИК АВТОРСКОМУ С(72) А.А.Тюкавин и А.А.Кольцов (71) Ульяновский политехнический институт(56) 1. Васильчук В и др. Магазины сопротивлений менного тока повышенной точности а Р 4830."Приборы и системы управления", 1980, У 8, с. 31,32.2. Нестеренко А.Д, Основы расчета электроиэмерительных схем уравновешивания. Киев. Иэд-во АН УССР, 1960 с. 111, 112..(54)(57) МАГАЗИН СОПРОТИВЛЕНИЙ содержащий три последовательно соединенные декады, состоящие из подключаемых по одному в токоведущую цепь с помощью соответствующего переключателя нрецизионных резисторов, из которых составляющие младшую декаду выполнены безреактивными, экран. соединенный с общим для входа и выхода устройства зажимом, о т л и ч а. ю щ и й с я тем, что, с целью расиирения частотного диапазона, между подключаемыми к второй декаде выво-. дами резисторов первой декады и экраном, между подключаемыми к второй декаде выводами резисторов третьей декады и экраном, между выводами ре- зисторов второй декады и между выводами резисторов третьей декады введеф ны соответственно первая, вторая,тертья и четвертая группы стационарно подключенных конденсаторов, а .па"раллельно третьей, декаде - пятая ишестая группы конденсаторов, подключаемых по одному с помощью соответствующих переключателей одновременнос включением в токоведущую цепьрезисторов первой и второй декад,причем произведение суммы емкостиодного из конденсаторов первой группы и паразиткой емкости между обшейцепью переключателей первой и второйдекад и экраном на активное сопротив.ление соответствующего резистора первой декады, а также произведение .активного сопротивления каждого резистора второй и третьей, декад на.сумму емкости соответствующего конденсатора третьей и четвертой группи собственной паразитной емкостирезистора равно значению постояннойвремени резистора наибольшего номина.ла третьей декады, сумма емкостиконденсатора второй группы и паразитной емкости между общей цепьюпереключателей второй и третьей декад и экраном, а также емкости конденсаторов пятой и шестой групп пропорциональны активным сопротивлениямрезисторов соответственно третьей,первой и второй декад с коэффициентомпропорциональности, равным отношениюпаразитной емкости между общей цепьюпереключателей второй и третьей де. -кад и экраном к активному сопротивлению резистора наименьшего номинала третьей декады.4 11374Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано при реализации точного дискретного преобразования переменного напряжения в синфазный ток,Известен магазин сопротивлений, со" держащий последовательно соединенные декады, состоящие из безреактивных проволочных резисторов с одинаковыми сопротивлениями включаемых в токо ведущую цепь последовательно с помощью соответствующего переключателя .Недостаток известного магазина сопротивлений проявляется в резком уве личении погрешности преобразования с ростом частоты входного напряжения при введении в токоведующую цепь высокоомных декад.Наиболее близким техническим ре шением к предлагаемому является мага. зин сопротивлений, содержащий последовательно соединенные декады, состоящие из подключаемых по одному в токоведущую цепь с помощью соот ветствующего переключателя прецизионных безреактивных резисторов, эк", ран, соединенный с общим для входа и ввхадв устройства ввввмам 2 . 30Недостаток указанного магазина сопротивлений связан с наличием частотной погрешности преобразования из-за паразитных емкостей между цепями переключателей смежных декад и экраном, что существенно ограничи- З 5 вает возможный частотный диапазон,Цель изобретения - расширение частотного диапазона.Поставленная цель достигается тем, что в магазине сопротивлений, содер- .40 жащем три последовательно соединенные декады, состоящие из подключаемых по одному в токоведущую цепь с помощью соответствующего переключателя прецизионных резисторов, из которых составляющие младшую декаду выполнены безреактивными, экран, соединенный с общим для входа и выхода устройства зажимом, между подключаемыми к второй декаде выводами резисторов первой де-ф кады и экраном, между подключаемымй к второй декаде выводами резисторов третьей декады и экраном, между выводами резисторов второй декады и между выводами резисторов третьей 55 декады введены соответственно первая, вторая, третья и четвертая группы стационарно подключенных конденсато",ров, а параллельно третьей декадепятая и шестая группы конденсаторов,подключаемых по одному с помощью соответствующих переключателей одновременно с включением в токоведущую цепьрезисторов первой и второй декад,причем произведение суммы емкости одного из конденсаторов первой группыи паразитной емкости межцу общей цепью переключателей первой и второйдекад и экраном на активное сопротивление соответствующего резисторапервой декады, а также произведениеактивного сопротивления каждого резистора второй и третьей декад на суммуемкости соответствующего конденсатора третьей и четвертой групп и .собственной паразитной емкости резистора равно значению постоянной времени резистора наибольшего номиналатретьей декады, сумма емкости конденсатора второй группы и паразитной емкости между общей цепью переключателей второй и третьей декад и экраном,а также емкости конденсаторов пятойи шестой групп пропорциональны активным сопротивлениям резисторов соответственно третьей, первой и второй декад с коэффициентом пропорциональности, равным отношению паразитнойемкости между общей цепью переключателей второй и третьей декад и экраном к активному сопротивлению резистора наименьшего номинала третьей декад%. На чертеже представлена упрощенная принципиальная электрическая схема магазина сопротивления Резисторы 1-3 соответственно первой (младшей), второй и третьей декад представлены схемами замещения,на которых показаны активные сопротивления 4 Й 4), 5 (Й 5 р), б Лбу).и паразитные емкости 7 (С 71), 8 (С)резисторов 2 и 3. Цифровой индекс соответствует позиции элементаа бук-.венный индекс указывает положение переключателя декады относительнонеподвижных контактов 9 и 10, 11 и 12, 13 и 14, а также значения актив ных сопротивлений резисторов 1-3,включенных между этими контактамисвоими выводами 15 и 1 б, 17 и 18,19 и 20 в единицах декад. Указанныевторые индексы имеют. значения:Ф = 1,2,3,11, 3 = 0,1,211,= 0,1,2, 11, т.е. все три декадысодержат по 11 резисторов. Кроме то404 В измерительном состоянии устройства, т.е. в режиме короткого замыкания на выходе, являющемся рабочим при подключении к выходным зажимам 41 и 42, достаточно низкоомной нагрузки, а также при использовании его в схемах .: уравновешиванием токов, связь между преобразуемым напряжением 5 и выходным током 1 определяется коэффициентом преобразова- ния 3 1137 го, вторая и третья декады снабжены также короткозамыкающими перемычками, Выводы 21 и 22, 23 и 24 конденсаторов 25 (С,), 26 (Сф подключаются к неподвижным контактам 27,и 283 29 и 30 одновременно с введением в токоведущую цепь соответственно резисторов 1 и 2. Параллельно резисторам 2 и 3 между их выводами 17 и 18, 19 и 20, подключены конденса О торы 31 (С 1,1), 32 (Сагу).Конденсатор 33 (С ) включен между выводом 16 резистора 1,и экраном 34, а конденсатор 35 (С) между выводом 19 резистора 3 и экра: ном 34. Паразитная емкость между общей цепью переключателей первой .и второй декад, к которой относятся не подвижные контакты 1 О и 11 и проводник, их соединяющий, и экраном 34 обозначена позицией 36(С 1) и равна сумме параллельно включенных паразитных емкостей между неподвижными контактами 10 и 11, проводником, соединяющим эти контакты, и экраном 34, а также между выводами 16 и 17 резисторов 1 и 2, подключаемыми к контактам 10 и 11 и экраном 34. Паразитная емкость между общей цепью переключателей второй и третьей де- . 30 кад, к которой относятся неподвижные контакты 12 и 13, 27 и 29 и проводники, их соединяющие, и экраном 34, обозначенная позицией 37 (С ), представляет собой сумму параллельно З 5 включенных параэитных емкостей между неподвижными контактами 12 и 13, 27 и 29, проводниками, соединяющими их, и экраном 34, а также между выводами 18 и 19 резисторов 2 и 3, 40 выводами 2 1 и 23 конденсаторов 25 и 26 и экраном 34. Позицией 40 обозначена паразитная емкость С 4 омежду входными зажимами 38 и 39, равная сумме параллельно включенных между 45 собой паразитных емкостей между собственно зажимами 38 и 39, между контактом 9 и экраном 34, между про"., водником, соединяющим зажим 38 и контакт 9, и экраном 34, между выво дом 15 резистора 1 и экраном 34. Выходные зажимы устройства обозначены позициями 4 1 и 42. Экран 34 соединен с зажимами 39 и 42. На схеме не показаны остальные резисторы декад, сое диненные с ними конденсаторы, а также конденсаторы, одновременно вводи" мые с ними в токоведущую цепь, соединенные электрически с экраном 34внутренние экраны, устраняющие емкостные связи между резисторами декад . Декады резисторов имеют карусельную конструкцию. Резисторы 1, конденсаторы 33 (С ); 25 (С) смонтированы на поворачивающемся барабане переключателя первой декады. Резисторы 2, конденсаторы 31 1 Сн ), 26 (С)КЗ), а также резисторы 3, к нденсат 6 ры 32 (С 1 1), 35 (С 1 ) смонтированы на поворачивающихся барабанах переключателей соответственно второй и третьей декад. Резисторы 1, составляющие младшую декаду, являются безреактивными в том смысле, что имеют малую постоянную времени (меньше 10 с) и большую собственную6резонансную частоту. Конденсаторы 35 (С 1) р 26 (С 6) р 25 (Су). - воздушные, причем емкости С составляют несколько единиц или десятков Пф, а ЕМКОСТИ С)дР)р С 3 ИМЕЮТ СООтветственно на один и два порядка меньше значения. Конденсаторы 31 (С1) р 32 (Суд) р 33 (СМУ)р 31 (С ), 32 (С ),33 (С ) - также воздушные,если параэитная емкость 8 (С) очень мала (доли пФ). Если же С имеет значения порядка нескольких единиц или десятков пФ, то конденсаторы 31-33 могут быть, например, слюдяные. У этих конденсаторов (при уче- тЕ ПараэнтНЫХ ЕМКОСтЕй Сч, С,)2, Са )16 должны быть одинаковыми тангенсы угелов потерь и температурные коэффициенты емкости, (Значения С 1 3 Сяр ям . соответственно на один и два йорядка больше, чем значения С 3,р). Значения паразитных емкостей 4 и С во всех положениях переключателей декад неизменны благодаря неизменной конфигурации цепей переключателей декад.+л /11 ц(СЭ2 Ь/Э259 1 1 Я ф "Э 3 где 12, ь- постоянные времени резисторов 2 и 3, причем"гр 5 Ср"ц ьу8 При выполнении соотношений С 2 о С 26 Р С ЭУ СЭ 2Рр. Р Ц 4 " 15(Э ф 116 У 20 где 1 т) - коэффициент пропорциональности, ф/Ом, а также равенств(СЭСЭР.15 РСЪР" Р= "6 У ЭглФ Т25 где Т - постоянная величина, с,для любых положений переключате - лей декад коэффициент преобразования устройства равен т.е. определяется суммой только активных сопротивлений выставленных резисторов 1-3 декад и является вещест..35 венным числом десятичной системы счисления с тремя значащими разрядами, старший из которых выставляется активными сопротивлениями 1 у а следующие два разряда - соответ 40 ственно активными сопротивлениями 5 иИэ выражения (4) следует, что коэффициентпреобразования не- критичен к значению паразитных ем 45 костей С%, С 7вследствие чего данный магазин свободен от частотной погрешности преобразования из-за параэитных емкостей 36 и 37 междуобщими цепями переключателей декад и50 экраном 34. Благодаря этому устраняется и частотная погрешность преобразования из-за паразитных емкостей между декадами, так как нек 15 итичность устройства к значению пара зитных емкостей между общими цепями переключателей декад и экраном 34 позволяет использовать внутренние экраны для резисторов. каждой декады, соединенные с общим экраном 34.Из выражения (4), видно, что коэффициент К преобразования также некритичен к значению собственной паразитной емкости резисторов 2 и 3 соответственно второй и третьей декад, что позволяет использовать в качестве элементов этих декад резисторы с такими видами намотки, при которых паразитная индуктивность резистора практически равна нулю (например, бифилярная), т.е. использовать весьма высокоомные проволочные образцовые резисторы с очень большими значениями собственной резонансной частоты.Входная паразитная емкость (С 40 ) не оказывает влияния на погрешность преобразования напряжения 11 в ток 1, так как она включена параллельно источнику напряжения 0 . Поэтому ее нет и в выражении (1) , Для данного устройства значения м по (2) и Т по (3) берутся наименьшими, При этом значение в равно отношению емкости 37 (С 7) к активному сопротивлению резистора третьей декады наименьшего номинала, а значение Т равно значе-нию постоянной времени резистора третьей декады наибольшего номинала.Иэ,выражения (4) видно, что в предлагаемом устройстве отсутствует частотная, погрешность преобразования напряжения.в синфазный ток как по модулю, так и по фазе из-за паразитных емкостей между цепями переключателей смежных декад и экраном 34, а .также из-за паразитных емкостей резисторов третьей и второй декад,Устройство работает следующим образом.Поворотом барабанов переключателей декад между неподвижными контактами 9 и 10, 11 и 12, 13 и 14 вводятся в тсковедущую цепь расположенные на барабанах этих переключателей резисторы 1-3, активные сопротивления которых в единицах декад со137404 Составитель Л,Морозовактор И.Касарда Техред А.Кикемезейв Юав ив орректор М,Демч каз лисноСССР 5 ал ППП ",Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,0516/33ВНИИПИпо дела 113035,ираж 748 Подосударственного комитетаизобретений и открытийМосква, Ж, Раушская на