Магазин сопротивления

,140651 9 д 4 С 01 К 27/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (71) Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола(56) Авторское свидетельство СССРУ 924615, кл. С 01 И 27/ОО, 1979.(57) Изобретение относится н электроизмерительной технике. Цель изобретения - расширение диапазона воспроизведения. Магазин сопротивления содержит повторители 1 и 2 напряжения,управляемый мультирезистор 3, управляемый делитель 4 напряжения, переключатели 5.1-5,п, пассивный магазин сопротивления (ПМС) 6 и блок управления (БУ) 9. Магазин сопротивлений работает в трех поддиапазонах: для воспроизведения низкоомных, среднеомных и высокоомных сойротивлений. БУ 9 осуществляет установку масштаба- показателя степени р в десятичной системе счисления и мантиссыустанавливаемого значения сопротивления магазина-имитатора. Цель достигается введением переключателей 5, ПМС 6, состоящего из декад 7.1-7.п й БУ 9. Устр-во по п.п.2 и 3 ф-лы отличается выполнением БУ 9 и декад 7.1-7.п. Я 2 з,п.ф-.лы, 3 ил.Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано в качестве широко"диапазонной прецизионной многозначной ме 5ры электрического сопротивления системного назначения,Цель изобретения - расширение диапазона воспроизведения.. На фиг.1 представлена структурная Оэлектрическая схема предлагаемого магазина сопротивления; на фиг.2структурная электрическая схема бло, ка управления; на фиг.3 " структурная электрическая схема одной из декад пассивного магазина сопротивления.Магазин сопротивления содержитпервый и второй повторители 1 и 2напряжения, управляемый мультирезистор 3, управляемый делитель 4 напря-.жения, и+1 переключателей 5,55, 5 , пассивный магазин 6 сопротивления,. содержащий и декад 71,77, входные зажимы 8 и 8,блок 259 управления содержит регистр 10 ввода, многовходовые элементы ИЛИ 1111 1 11, (н 1) буферных регистров12 122, дешифратор 13, де када 14 пассивного магазина сопротив;ления содержит девять резисторов 151515, девять ключевых элементов 16, 16 16, дополнительныйдешифратор 17.Магазин сопротивления работает 35следующим образом,С помощью блока 9 управления (БУ)Осуществляют установку масштаба - поКазателя степени р в десятичной сисгеме счисления и мантиссы р устайавливаемого значения сопротивленияМагазина - имитатора. При этом команду установки (УМ) степени р передают из БУ 9 по выходам адреса управляемого мультирезистора 3 и по выходам адреса пассивного магазина сойротивления (ПМС) 6, а команду уста"йовки мантиссы р - по выходам данныхуправляемого делителя 4 напряженияУДН) и по выходам данных пассивного 50магазина 6 сопротивления (ПМС). Предлагаемый магазин сопротивле" Ния служит для воспроизведения низкоомных (Р йтп), среднеомных (шР .ш+ +1-1) и высокоомных (р ,а+1) сопротивлений.Рассмотрим работу устройства в каждом из указанных поддиапазонов,При воспроизведении сопротивления (фиг,1) в низкоомном диапазоне р ( ш БУ 9 устанавливают границы посредством подключения соответствующего масштабу р резистора в УМ 3, соединяют неинвертирующий вход и среднюю точку источников питания второго повторителя 2 напряжения через переключатель 5 с выходом устройства и отключает выходы декад ПМС 6 от неинвертирующего. входа и средней точки источников питания второго повторителя 2 напряжения. МантиссуБУ 9 передает только в УДН 4 через, выходы данных УДН.БУ 9 (фиг,2) в этом случае работает следующим образом.С регистра 10 ввода (РВ) сигнал адреса поступает на дешифратор (ДШ) 13, а сигнап данных на входы всех буферных регистров (БР) 1212; Сигналы с выходов ДШ 13 от первого до (ш)-го непосредственно, а с ш-говыхода через второй элемент ИЛИ 11 подают в соответствующие линии адреса УМ 3, включая тем самым в УМ 3 необходимый при данной степени р воспроизводимого значения сопротивления резистор. Значение сопротивления этого резистора возрастает с ростом степени р. Сигнал, поступивший с выхода первого элемента ИЛИ 11 в одну из линий адреса ПМС 6, подают на первый переключатель 5, и переводят его левый (фиг.1) вывод в правое положение, а правый вывод в левое положение, тем самым подключают неинвертирующий вход и среднюю точку источников питания второго повторителя 2 к второму входу устройства. Остальные переключатели 5,15 +, переводят в такое положение: левые выводы в левое, а правые в правое (фиг.1) положение, Сигнал, появляющийся на любом из выходов от первогодо ш-го ДШ 13 через первый элемент ИЛИ 111 разрешает работу первого БР 12, т.е, передачу когда с его входа на выход, далее через шину данных УДН 4 непосредственно в УДН 4. На остальные БР 12 12 +, подают запрещающий их работу сигнал. В качестве БР применяют шинные формирователи с тремя состояниями.Кодв УДН 4 преобразуют в обратный и тем самым устанавливают коэффициент передачи УДН 4 равным 1-, Через выходы магазина сопротивленияпропускают ток 1 и создают на сопро- .тивлении К ; включенного резистораУМ 3 падение напряжения 1 хК ;, где1,2ш. С помощью первого повторителя 1 напряжения, включенногопо схеме повторителя на операционномусилителе с гальванически развязан"ными цепями питания, это напряжениеподают на вход УДН 4, который пере-.дает его на свой выход с коэффициентом передачи 1-рвторой повторитель,включенный также по схеме повторителя напряжения на операционном усилителе с гальванически развязаннымицепями питания, передает выходное напряжение УДН 4, равное (1-р) 1 хК;,насвои выходные зажимы: средняя точкаисточников питания и выход второгоповторителя 2 напряжения. Падениенапряжения 11 между входами магазинасопротивления равно алгебраическойсумме напряжения 1 К ; и выходногонапряжения второго повторителя 2 напряжения. 25"м 1 хко ТхЕот (1 Й)= т" 1 к 1 о 1(1)а имитируемое магазином сопротивление Км равно,р11 мм 1 01кПереходное сопротивление контактов переключателя 5а также сопротивление соединительных проводов между неинвертирующим входом и средней35точкой источников питания второгоповторителя 2 напряжения не влияетна воспроизводимое значение сопротивления, поскольку в цепи между неинвертирующим входом и соответствующим входом магазина сопротивления непротекают токи и не создают в.ней падение напряжения, а второй повторитель 2 напряжения как усилитель спрактически бесконечно большим коэффи У,45циентом усиления обеспечивает равенство потенциалов своих входов относительно выхода (точки соединения выходов первого и второго повторителей1 и 2 напряжения и общей шины УДН 4)Таким образом, потенциал этого входабудет равен потенциалуинвертирующеговхода второго повторителя 2 напряжения и, следовательно, сопротивлениямежду неинвертирующим входом и входом устройства, а также средней точкой источников питания второго повторителя напряжения и входом не будутвносить дополнительной погрешностй в магазине сопротивления при воспроизведении низкоомных сопротивлений.При воспроизведении среднеомных 1 сопротивлений ш ( рш+1-1 блок 9 управления подключает в УМ 3 резистор с максимальным сопротивлением.Это обеспечивают (фиг.2) подачей сигнала с любого от ш+1-го до (ш+1-1)-говыхода ДШ 13 через второй элемент ИПИ 11 и через линию шины адреса УМ, соединенную с выходом второго элемента ИЛИ 11 ,на соответствующий ключУМ 3. Сигналы с выхода ДШ 13 от(ш+1) до (пт+1-1)-го подают на переключатели 5, при этом сигнал от (ш+1)-го выхода подают на переключатель 5 и т,д. до появления сигнала с (пт+1)-го выхода ДШ 13. Поскольку на выходах 1-ш ДШ 13 в этом поддиапазоне нет сигнала, то на выходе первого элемента ИЛИ 11 будет сигнал, запрещающий работу первого БР 12 который также производит коммутацию первого переключателя 5, в положение, при котором левый вывод находится влевом, а правый в правом (фиг.1) положении. Подача сигнала на любой изпереключателей 5 устанавливает его в такое положение, при котором левый вывод находится в правом, а правый вывод в левом (фиг,1) положении. Если сигнал подан, например, на переключатель 5, то он тем самым соединяет неинвертирующий вход и среднюю точку источников питания второго повторителя 2 напряжения между собой, и с одним выводом первой декады ПМС 6, второй вывод которойподключен квторому входу. Остальные переключатели устанавливают в положение, аналогичное переключателю 5 т. Таким образом, подача сигнала на любой из переключателей 5 т, приводит к соединению неинвертирующего входа и средней точки источников питания второго повторителя 2 напряжения. между собой и подключению их к выходам соответствующей от первой до (1-1)-й декадПМС 6.Сигналом, появляющимся на выходах от (в+1)-го до (та+1-1)-го ДШ 13 (фиг,2), разрешают работу БР от второго 12 до 12 1-го. При этом код 1 ч.данных переписывают с входов на выход соответствующего регистра. Разряды 11 кода тт следующим образомраспределяют между УДН 4 и ПМС: свыхода второго БР 12 старший разрядкода р данных через одну из линий шины данных ПМС подают на первую декаду7 ПМС 6 и устанавливают в ней соответствующее значение сопротивления,5остальные (1-1)-младшие разряды кодар через шину даннцх УДН 4 подают вУДН 4, где находят обратный код и ус танавливают в УДН 4 коэффициент деления соответствующий этому коду с 10 ., выхода третьего БР 12 З два старшиеразряда кода ц подают на первую и вторую декады 7 иПМС 6 (самый ,старший на вторую) и устанавливаютв них соответствующее значение сопротивления, остапьные (1-2)- разряды подают в УДН 4, где находят обрат,ный код и устанавливаот в УДН 4 соответствующий коэффициент деления, с ,выхода каждого последующего БР на 20один старший разряд больше подают в ,ПИС 6, остальные в УДН 4, с выхода,1-го БР (1-1) старший разряд переда 1 ют в ПМС 6 и устанавливают в декадахот.первой 7, до (1-1)-й соответствующие значения сопротивления последФ ний младший разряд подают в УДН 4,Через входы магазина сопротивленияпропускают ток и получают падение напряжения30Е-и Тх иК+, 1 Кмао -1е IЯ-Кмис( х)=1, и К + 11 с"К я. (3) 35 , де. = 1,2- - текущий номервключенной декады;и - количество резисторов кото-.,рые не зашунтированы ключевыми элементами в каждой декаде;К - значение единичного сопротивления в каждой декаде;К - максимальное сопротивление 45х - код остальных разрядов 1-хмантиссы р, а имитируемоемагазином сопротивление К,равно 50-1Км : - и К+ Км,кс х (4)При воспроизведении высокоомных сопротивлений и т,(ш+1) 9 БУ устанавхивает нулевое значение сопротивления УМ 3. Это обеспечивают путем.поДачисигнала с любого от (ш+1)-го до (а+и)-го выхода ДШ 13 через третий элемент ИЛИ 11 и одну иэ соединенных с его выходом линий шины адреса УМ 3 на соответствующий ключ УМ 3. Сигналы с этих же выходов ДШ 3 подают на переключатели 5, причем с появлением сигнала на (ш+1+х)-м выходе ДШ 13 переводят (1+1+1)-й переключатель в положение, при котором его левый вывод находится в правом,. а правый в левом (фиг.1) положении, остальные переключатели находятся в положении, при котором их левые выводы в левом, а правые в правом положении.С появлением сигнала на (ш+1+1)-ом выходе ДШ 13 подают разрешающий его работу сигнал на (1+1+1)-й БР и переписывают код р мантиссы с его входа на выход. Кодчерез шину данных ПМС 6 подают на декады 7 7, ПМС 6, причем старший разряд подают на (1+1)-ю декаду, а младший на д-ю декаду. На остальные (и) декад ПМС 6 подают нулевой код, (что легко осуществить на переключающих реле), обе-, сточив и включив их нормально замкнутые контакты так, чтобы средние вы,воды находились в левом (фиг.З) по-. ложении. Предлагаемое устройство в этом случае используют как ПМС. Пропускают ток 1через входы магазина сопротивления. Падение напряжения на УМ 3 равно нулю, поэтому.и выходные напряжения первого повторителя 1 напряжения УДН 4 и второго повторителя 2 напряжения также равны нулю. Ток 1создает падение напряжения на включенных декадах ПИС 6. Воспроизво- димое магазином сопротивление К равК-Х:.и. К, (5)в 1 3где1,21 - текущий номервключенной декады,"и - количество резисторов, которыене зашунтированы ключевыми элементами в каждой, декаде;К - значение единичного сопротивления в каждой декаде.Выполнение декад на переключателях 16 16(фиг,З) позволит значительно уменьшить влияние переходного сопротивления коммутирующих элементов на точность воспроизводимого сопротивления, поскольку при указанном подключении декадных резисторов к выходным зажимам ПМС, на точность воспроизводимого сопротивления влияет переходное сопротивление только одного коммутирующего элемента. Пред1406516 Формула изобретения1. Магазин сопротивления, содержащий первый и второй повторители на пряжения, выполненные на операционных усилителях с источниками питания со средней точкой, между инвертирующим входом.и выходом первого повторителя напряжения включен управ ляемый мультирезистор, а между неинвертирующим входом первого и инвертирующим входом второго повторителей напряжения включен управляемый делитель напряжения, отвод которого сое динен с объединенными выходами перво-. го и второго повторителей напряжения, при этоминвертирующий вход первого повторителя напряжения является одним из входов магазина сопротивления, 25 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона воспроизведения, введены пассивный магазин сопротивления, содержащий .и декад, п+1 переключателей и блок управления, 30 при этом первые входы всех переключателей объединены и подключены к неинвертирующему входу второго повторителя напряжения, вторые входы объеди- . нены и подключены к.средней точке ис- З 5 точника питания второго повторителя напряжения, выход первого переключателя является другим входом магазина сопротивления и соединен с входом. пассивного магазина сопротивления, 40 выходы остальных переключателей подключены к соответствующим выводам декад пассивного магазина сопротивления, управляющие входы которых подкльочены к соответствующим выходам 45 данных пассивного магазина сопротив" ления блока управления, управляющие входы переключателей соединены с соответствующими выходами адреса пассивного магазина сопротивления блока 50управления, управляющие входы управляемого делителя напряжения и управляемого мультирезистора соединены с соответствующими выходами данньпс управляемого делителя напряжения и уп-. равляемого мультирезистора блока уп- равления.2. Магазин сопротивления по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что лагаемое устройство позволит повысить точность воспроизведения сопротивления по сравнению с традиционными программно-управляемыми магазинами сопротивления5 блок управления выполнен на регистре ввода, дешифраторе, трех многовходовых элементах ИЛИ и и+1 буферных ре" гистрах, при этом вход регистра вво-. да является входом блока управления, выход данных регистров, выхода адреса регистра. ввода соединены с входом дешифратора, первые ш выходов которого подключены к входам первого элемента ИЛИ, 1 выходов с ш-го и (ш+1- -1)-й - к входам второго элемента ИЛИ, остальные п+1 выходов с (ш+1)-го по (ш+и)-й - к входам третьего элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с. управляющим входом первого буферного регистра и является выходом адреса пассивного магазина сопротивления, выходы второго и третьего элементов ИЛИ являются выходом адреса управляемдго мультирезистора, выходы с первого по (ш)-й дешифратора также являются выходом адреса управляемого мультчрезистора, выходы дешифратора с (ш+1)-го до (ш+п)-го подключены к управляющим входам, начиная с второго до (п+1)-го буферного регистра и являются выходами адреса пассивноГо ма.- газина сопротивления; 1 выходов первого буферного регистра являются выходами данных управляемого делителя напряжения, 1-1+1 выходов каждого последующего буферного регистра являются выходами данных управляемого делителя напряжения, а. двыходов являются выходами данных пассивного магазина сопротивления, где д - номер буферного регистра, 1 - количество включенных разрядов магазина пассивного сопротивления, ш - количество резисторов в управляемом мультирезисторе.3. Магазин сопротивления по ц.1, отличающийся тем, что каждая декада пассивного магазина сопротивления состоит из девяти резисторов, девяти ключевых элементов, дополнительного дешифратора, причем резисторы соединены между собой последовательно, а первый вывод первого резистора является входом декады, второй вывод девятого резистора явлФ- ется выходом декады, входы ключевых элементов соединены и являются входом декады, а выход каждого ключевого элемента соединен с выходом соответствующего резистора, при этом управляющие входы ключевых элементовподсоединены к выходу дополнительного дешифратора, вход которого является выходом данных пассивного магаэина сопротивления,1406516 г.5 Дубровсккова ктор Ю.Середа В.Бутя ррек аказ 3188(41 ирак писное ВНИИПИ Государственного по делам изобретений3035, Москва, Ж, Рауш нзводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Техред Л.Сер омитета СССРоткрытийая наб., д. 4/5