DD273692A1

DD273692A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR DIGITAL CONDUCTIVE MEASUREMENT

Info

Publication number: DD273692A1
Application number: DD31748488A
Authority: DD
Inventors: Wilfried Fiegenbaum
Original assignee: Erfurt Mikroelektronik
Priority date: 1988-07-04
Filing date: 1988-07-04
Publication date: 1989-11-22

Abstract

Die Erfindung betrifft die hochohmige Leitwertmessung innerhalb einer Vielfachmesseinrichtung und beinhaltet eine Erhoehung der oberen Widerstandsmessgrenze ohne zusaetzliche Praezisionswiderstaende und aufgabengemaess eine Schaltungsanordnung dazu. Erfindungsgemaess weist jede Leitwertmessung - bei Anschluss eines Messleitwertes (Gx) und eines Bezugswiderstandes (Ro) - eine schaltungstechnisch wie die Widerstandsverhaeltnismessung realisierte Messphase, eine zugeordnete, als Widerstandsmessung realisierte Bezugsphase und eine Division des Ergebnisses der Messphase durch jenes der Bezugsphase sowie eine diesbezueglich betriebsartenabhaengige Umschaltung (5) in einer Schaltungsanordnung mit einem eingangsseitigen normierenden Wandler (14), einem A/D-Umsetzer (10) und einem Umsetzungsrechner (11) auf. Vier eingangsseitige Anschluesse (1, 2, 1, 2), ein auf internes Bezugspotential (3) bezogener Differenzverstaerker (8), eine Referenzquelle (7) und ein Referenzwiderstand (6) sind weitere Bestandteile des normierenden Wandlers (14). Die zusaetzliche Leitwertmessung beruht auf programmierter Umsteuerung (5) der Messschaltung mit jeweils nachfolgender Umrechnung (11) und benoetigt gegenueber Widerstands- und Widerstandsverhaeltnismessung keinen Schaltungsmehraufwand. Aufrufbare Offsetkorrektur fuehrt zur weiteren Erhoehung der Widerstandsmessgrenze. Die Erfindung ist vor allem in der digitalen Mess- und Testtechnik anwendbar. FigurThe invention relates to the high-impedance conductance measurement within a multiple measuring device and includes an increase of the upper resistance measuring limit without additional Praezisionswiderstaende and task a circuit arrangement thereto. According to the invention, each conductance measurement comprises - when a measured conductance (Gx) and a reference resistance (Ro) are connected - a measurement phase realized in terms of circuitry such as the resistance ratio measurement, an associated reference phase realized as a resistance measurement, and a division of the result of the measurement phase by that of the reference phase and a change of mode dependent thereon (5) in a circuit arrangement with an input-side normalizing converter (14), an A / D converter (10) and a conversion computer (11). Four input terminals (1, 2, 1, 2), a reference to internal reference potential (3) Differenzverstaerker (8), a reference source (7) and a reference resistor (6) are further components of the normalizing transducer (14). The additional conductance measurement is based on programmed reversal (5) of the measuring circuit, each with subsequent conversion (11) and requires no additional circuit complexity compared to resistance and resistance ratio measurement. Callable offset correction leads to a further increase in the resistance measurement limit. The invention is particularly applicable in digital measurement and test technology. figure

Description

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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur digitalen Leitwertmessung in einer Vielfachmeßeinrichtung - mindestens mit den weiteren Betriebsarten Widerstands- und Widorstandsverhältnismessung- und ist vor allem in Geräten und Baugruppen der digitalen Meßtechnik, der BMSR-Technik und in automatisierten Testeinrichtungen anwendbar.The invention relates to a circuit arrangement for digital conductivity measurement in a Mehrfachmeßeinrichtung - at least with the other modes of resistance and Widorstandsverhältnismessung- and is mainly applicable in devices and assemblies of digital metrology, the BMSR technology and in automated test facilities.

Characteristic of the known state of the art

In digitalen Vielfachmeßeinrichtungen ist die Leitwertmessung eine von mehreren aufrufbaren Betriebsarten zur digitalen Messung analof er Eingangsgrößen und durch eine leitwertangepaßte normierende Wandlung realisiert.In digital multiple measuring devices, the conductivity measurement is one of several callable operating modes for the digital measurement of analogous input variables and implemented by a conductance-adapted standardizing conversion.

Solche Vielfach eßeinrichtungen bestehen im allgemeinen aus einem eingangsseitigen, betriebsarten- und bereichsabhängig steuerbaren normierenden Wandler und einem anschließenden Analog/Digital (AD)-Umsetzer, üblicherweise mit einem ausgangsseitigen Umsettungsrechnei/G.Sahner, Digitale Meßverfahren, VEB Verlag Technik, Berlin, 1987.Such multiple Eßeinrichtungen consist generally of an input side, mode-dependent and area-dependent controllable normalizing converter and a subsequent analog / digital (AD) converter, usually with an output side Umsettungsrechnerei / G.Sahner, Digital Measurement, VEB Verlag Technik, Berlin, 1987.

Die Vielzahl verschiedener AD-Umsetzungsvei fahren und -schaltungen ist außerordentlich groß und wird zunehmend rechentechnisch unterstützt.The variety of different AD conversion Vei drive and circuits is extremely large and is increasingly supported computationally.

Die Gebrauchswerteigenschaften (technische Kennwerte, Preis) der Vielfachmeßeinrichtungen werden wesentlich von der Qualität des normierenden Wandlers mitbestimmt, gegebenenfalls unterstützt durch Korrekturmaßnahmen (WP H 03 M/ 306316.0), vor allem über die AD-Umsetzung mit geeigneter Korrekturrechnung.The utility properties (technical parameters, price) of the multiple measuring devices are significantly influenced by the quality of the normalizing transducer, possibly supported by corrective measures (WP H 03 M / 306316.0), especially on the AD conversion with appropriate correction calculation.

Übliche Betriebsarten sind Spannungs-, Strom-, Widerstands-, Widerstandsverhältnis- und Temperaturmessung, im allgemeinen auch für Wechselspannungen und -ströme/Systemvoltmeter Typ 7061, Kurzbeschreibung, Fa. Solartron/ Schlumberger, 1986.Common operating modes are voltage, current, resistance, resistance ratio and temperature measurement, generally also for alternating voltages and currents / system voltmeter type 7061, short description, Solartron / Schlumberger, 1986.

Zur Leitwertmessung ist es bekannt, in Schaltungsanordnungen zur begrenzt hochohmigen Widerstandsmessung eingangsseitig zwecks Leitwertmessung einen bekannten hochohmigen Konstantwiderstand, der wertemäßig sinnvollerweise nahe der oberen Widerstandsmeßgrenze gewählt ist, intern parallel zuzuschalten/Intelligentes Digitalmultimeter Typ 8520A, Kurzbeschreibung, Fa. Fluke, 1986.For conductance measurement, it is known in circuit arrangements for limited high-impedance resistance measurement on the input side for Leitwertmessung a known high-impedance constant resistance, the value is reasonably close to the upper Widerstandsmeßgrenze chosen internally parallel / Intelligent Digital Multimeter Type 8520A, short description, Fa. Fluke, 1986.

Abweichungen der Widerstandsmeßergebnisse für die Parallelschaltung aus Konstantwiderstand und Moßleitwert vom benannten Konstantwiderstand werden mittels Reziprokwert - und anschließender Differenzbildung rechnerisch ausgewertet und als Moßleitwert ausgegeben. Begrenzt hochohmige Widerstandsmessung ist durch das Einprägen eines sehr kleinen Konstantstromes und Ausmessen des entstehenden und verstärkten Spannungsabfalls gekennzeichnet (Meßgrenze etwaDeviations of the resistance measurement results for the parallel circuit of constant resistance and MoS value from the named constant resistance are evaluated mathematically by means of reciprocal value and subsequent subtraction and output as the measured conductance. Limited high-impedance resistance measurement is characterized by the impressing of a very small constant current and measuring the resulting and amplified voltage drop (measuring limit, for example

Es ist auch bekannt/M. Seifart, Analoge Schaltungen, VEB Verlag Technik, Berlin, 1987 zur hochohmigen direkten Widerstandsmessung nach dem Prinzip der invertierenden Verstärkung den Meßwiderstand in die Gegenkopplungsverbindung zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers mit massebezogenen nichtinvertierendem Eingang einzufügen. Die Spannung einer ebenfalls massebezogenen (Wandler-) Refarenzquelle wird dann im Werteverhältnis des Meßwiderstandes zu einem bereichsabhängigen Referenzwiderstand verstärkt und analog/digital eingesetzt. FürIt is also known / M. Seifart, Analog Circuits, VEB Verlag Technik, Berlin, 1987 for high-impedance direct resistance measurement according to the principle of inverting amplification to insert the measuring resistor in the negative feedback connection between the output and the inverting input of a differential amplifier with ground-related noninverting input. The voltage of a likewise ground-related (converter) refarence source is then amplified in the value ratio of the measuring resistor to a region-dependent reference resistor and used analog / digital. For

Widerstandswerte, die die Meßgrenze (etwa 200 ΜΩ) übersteigen, wird Übersteuerung signalisiert. Dem Anwender verbleibt für Höchstohmwiderstbnde (bei Messungen oberhalb der Widerstandsmeßgrenze) die Parallelschaltung eines direkt meßbaren HilfsWiderstandes und eine Umrechnung der mit dem parallelen Höchstohmwiderstand entstehenden Anzeigeänderung in den Widerstandswert des Höchstohmwiderstandes nach allgemein bekannten Beziehungen.Resistance values that exceed the measuring limit (approx. 200 Ω) are signaled as overload. For maximum ohmic resistances (for measurements above the resistance measurement limit), the user has the parallel connection of a directly measurable auxiliary resistance and a conversion of the display change resulting with the parallel maximum ohmic resistance into the resistance value of the maximum ohmic resistance according to generally known relationships.

Zur Widerstandsverhältnismessung ist es bekannt und üblich/Digitalvoltmeter G 1006.500, Gerätebeschreibung, VEB Mikroolektronik Erfurt, 1987, gerätemäßig solche externen Anschlüsse für zwei Widerstände (Zähler- und Nennerwiderstand) vorzusehen, daß bezüglich des invertierenden Eingangsverstärkers einerseits beide Widerstände mit dem invertierenden Eingang und andererseits der Zählerwiderstand mit dem Verstärkerausgang und der Nennwiderstand mit einer Referenzspannung verbunden sind. Wegen der ähnlichen Verstärkerschaltungstechnik sind Widerstandsverhältnis- und hochohmige Widerstandsmessung einfach kombinierbar.For resistance ratio measurement, it is known and customary / digital voltmeter G 1006.500, device description, VEB Mikroolektronik Erfurt, 1987, device such external connections for two resistors (counter and denominator) to provide that with respect to the inverting input amplifier on the one hand both resistors with the inverting input and on the other Counter resistance connected to the amplifier output and the nominal resistance to a reference voltage. Because of the similar amplifier circuit technology, resistance ratio and high-impedance resistance measurement can be easily combined.

Der Nachteil des bekannten Standes der Technik besteht vor allem in der wertemäßigen oberen Begrenzung des Meßbereiches der direkten hochohmigen Widerstandsmessung einerseits und dem Erfordernis eines zusätzlichen Präzisionswiderstandes mit eigenem Meßfehleranteil für die Leitwertmessung andererseits.The disadvantage of the known prior art is mainly in the value-wise upper limit of the measuring range of the direct high-impedance resistance measurement on the one hand and the requirement of an additional precision resistor with its own Meßfehleranteil for Leitwertmessung other hand.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, für eine Schaltungsanordnung zur digitalen Leitwertmessung in einer Vielfachmeßeinrichtung mindestens mit den weiteren Betriebsarten Widerstands- und Widerstandsverhältnismessung - den Nachteil der oberen Begrenzung des Widerstandsmeßbereiches bzw. eines zusätzlich erforderlichen Präzisionswiderstandes zu beseitigen.It is the object of the invention to eliminate for a circuit arrangement for digital conductivity measurement in a Mehrfachmeßeinrichtung at least with the other modes of resistance and resistance ratio measurement - the disadvantage of the upper limit of the Widerstandsmeßbereiches or additionally required precision resistor.

Explanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur digitalen Leitwertmessung in einer Vielfachmeßeinrichtung mindestens mit den weiteren Betriebsarten Widerstands- und Widerstandsverhältnismessung -zu schaffen, die ohne einen weiteren Präzisionswiderstand realisierbar ist und keine obere Begrenzung des Widerstandsmeßbereiches aufweist. Erfindjngsgemäß wird die Aufgabe für eine Schaltungsanordnung zur digitalen Leitwertmessung in einer Vielfachmeßeinrichtung - mindestens mit den weiteren Betriebsarten Widerstands- und Widerstandsverhältnismessung -, bestehend aus einem eingangsseitigen normierenden Wandler mit vier Eingangsanschlüssen, einem nachfolgenden Analog/ Digital (AD)-Umsetzer und einem ausgangsseitigen Umsetzungsrechner, innerhalb des normierenden Wandlers bestehend aus einem invertierenden Verstärker, einer Referenzquelle und einem bereichsabhängigen Referenzwiderstand sowie mit jezwei der Eingangsanschlüsse für einen Nenner- und einen Zählerwiderstand und Gegenkopplung über letzterem, dadurch gelöst, daß jede Leitwertmessung eine Meßphase und eine zugeordnete Bezugsphase aufweist. Dann ist ein Meßleitwert anstelle des Nennerwiderstandes und ein Bezugswiderstand anstelle des Zählerwiderstandes angeordnet; zwischen einem Eingangsanschluß, der mit dem invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers verbunden ist, und der auf internes Bezugspotential bezogenen Referenzquelle ist vermittels eines Betriebsartenumschalters während der Meßphase der Meßleitwert und während der Bezugsphase der Referenzwiderstand angeordnet und innerhalb des Umsetzungsrechners istThe object of the invention is to provide a circuit arrangement for digital conductivity measurement in a Mehrfachmeßeinrichtung at least with the other modes resistance and resistance ratio measurement, which can be realized without a further precision resistor and has no upper limit of the Widerstandsmeßbereiches. According to the invention, the object of a circuit arrangement for digital conductance measurement in a multiple measuring device - at least with the other operating modes resistance and resistance ratio measurement - consisting of an input side normalizing converter with four input terminals, a subsequent analog / digital (AD) converter and an output conversion computer, within the normalizing transducer consisting of an inverting amplifier, a reference source and a region-dependent reference resistor and with each of the two input terminals for a denominator and a counter resistance and negative feedback on the latter, achieved in that each Leitwertmessung has a measuring phase and an associated reference phase. Then, a Meßleitwert instead of the denominator resistance and a reference resistance instead of the counter resistance is arranged; between an input terminal connected to the inverting input of a differential amplifier and the reference source related to internal reference potential, by means of a mode switch during the measurement phase the reference and during the reference phase the reference resistor is located and within the conversion calculator

eine Division des Ergebnisses der Meßphase durch jenes einer zugeordneten Bezugsphase implementiert und rechentechnischzu jeder Messung realisiert.a division of the result of the measurement phase by that one associated reference phase is implemented and computationally realized for each measurement.

It is advantageous that each conductivity measurement has a reference phase and a measurement phase, preferably in this temporal Sequence. It may also be advantageous that several Leitwertmessungen oine common reference phase and each an individual Assigned measuring phase. It is expedient that within the conversion computer, a conversion memory (area) for the first time each of the

einander zugeordneten Ergebnisse der Bezugsphase und der Meßphase, vorzugsweise für jenes der Bezugsphase, angeordnetist. Es ist dann zweckmäßig, daß der Bezugswiderstand einen Widerstandswert in der Nähe der oberen Meßgrenze fürassociated results of the reference phase and the measuring phase, preferably for that of the reference phase, is arranged. It is then appropriate that the reference resistance has a resistance in the vicinity of the upper measurement limit for

Meßwidorstände - in the operating mode resistance measurement - has. Especially with additionally implemented operating mode voltage measurement with an input-side high-voltage divider, it is

vorteilhaft, daß während der Betriebsart Leitwertmessung geräteintern ein Bezugswiderstand zwischen dem Eingangsanschlußund einem Bezugsanschluß zugeschaltet ist, beispielsweise eben dieser Teilwiderstand.advantageous that a reference resistance between the input terminal and a reference terminal is switched on during device operating mode inside the device, for example, just this partial resistance.

It is expedient for a continuous Widerstandsaur jabe up in the Höchstohmmeßbereich that within the Implementation calculator a reciprocal value formation for the result of Leitwertmessung program implemented and

rechentechnisch realisiert ist, zweckmäßigerweise mit stellenzahlangepaßtem Ausgangsdigitalwert in der Meßeinheit eines(Höchstohm-) Widerstandes für den deziporkwert des Meßleitwertes.computationally realized, expediently with digit-numbered output digital value in the measuring unit of a (maximum resistance) resistance for the decoupling value of the Meßleitwertes.

It is for the extension of the resistant measuring range up to the reciprocal resolution limit of the conductance measurement

vorteilhaft, daß während einer Korrekturphase - zur Offretkorrektur der Leitwertmessung - wenigstens einer der weitereneingangsseitigen Anschlüsse mittels Umschaltmittel von der übrigen Schaltungsanordnung abgetrennt und das so verhalteneadvantageous that during a correction phase - for Offretkorrektur the Leitwertmessung - separated at least one of the other input-side terminals by means of switching means of the rest of the circuit arrangement and the so-restrained

Correction measurement result in the conversion calculator of subsequent measurement results of conductivity measurement - at

gleichbleibendem Bezugswiderstand - subtrahiert wird. Es ist zweckmäßig, daß gerätetechnisch v/enigstens eine rechnerischeconstant reference resistance - is subtracted. It is expedient that, in terms of apparatus, at least one computational

Offset correction for subsequent conductivity measurements - with constant reference resistance - can be called up and realized,

beispielsweise auf Tastendruck bei extern abgetrenntem Meßleitwert.For example, at the touch of a button with externally separated Leitleitwert.

Like the (converter) reference source, the differential amplifier and the subsequent AD converter are on the input side

internes Bezugspotential der Schaltungsanordnung bezogen, das jedoch an keinem der vier Eingangsanschlüsse anliegt.refer to internal reference potential of the circuit arrangement, but which is applied to any of the four input terminals.

Rather, in terms of circuitry, the reference terminal is connected to the output and the input terminal to the inverting one Input of the differential amplifier is connected, and between these two external terminals is during the Resistance measurement of the measuring resistor, while the resistance ratio measurement of the counter resistance and during

der Leitwertmessung der Bezugswiderstand anzuschließen. Ein über den Betriebsartenumschalter während der Betriebsartenthe conductance value of the reference resistance to connect. On via the operating mode selector switch during operating modes

Resistance ratio and Leitwertmessung connected to the input terminal another input terminal on the one hand

und ein mit der (Wandler-) Referenzquelle verbundener weiterer Bezugsanschluß andererseits bilden die weiteren externenand a further reference terminal connected to the (converter) reference source, on the other hand, form the further external ones

Connection points in the modes Resistance Ratio and Conductance Measurement, d. H. for the nominal resistance or for the Meßleitwert. The division of each Leitweitmessung is an individual measurement phase and an associated (or common) reference phase

geht davon aus, daß während der Bezugsmeßphase der Widerstandswert des Bezugswiderstandes, während der Meßphase einrelativer (auf den Reziprokwert des Bezugswiderstandes bezogener) Leitwert und hieraus dann in einem Rechenschritt (Divisiondurch den Wert des Bezugswiderstandes) der Meßleitwert ermittelt und als Leitwertmeßergebnis ausgegeben wird.assumes that during the Referenzmeßphase the resistance value of the reference resistance, during the measuring phase of relative (based on the reciprocal of the reference resistance) conductance and then in a calculation step (division by the value of the reference resistance) of the Meßleitwert determined and output as Leitwertmeßergebnis.

With a value of the reference resistance close to the upper resistance measuring limit (operating mode resistance measurement)

sich für die extrem hochohmige Leitwertmessung, beispielsweisee bis 10^<2Ω, der geringste Meßfehler. Für denfor the extremely high-conductance measurement, for example up to 10 ^<2 Ω, the lowest measurement error. For the

Reference resistance is only short-term constancy between the reference measurement (reference phase) and the most distant in time

individuellen Messungen innerhalb der zugeordneten (Meßphase) erforderlich.individual measurements within the assigned (measuring phase) required.

The advantage in the application of the invention is in the form of extremely high-impedance conductivity measurement with very

geringem Aufwand und ohne zusätzliche Präzisionsbauelemente erreichten Gebrauchswerterhöhung derlittle effort and without additional precision components achieved utility value of the

Multiple measuring devices - as a prerequisite at least with resistance and resistance ratio measurement -,

speziell aber auch darin, daß prinzipiell keine obere Begrenzung des Widerstandsmeßbereiches wirksam ist.but especially in that, in principle, no upper limit of the resistance measuring range is effective.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert werden. Das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Lösung für eine Schaltungsanordnung zur digitalen Leitwertmessung (im Rahmen einer Vielfach-Meßeinrichtung) gemäß Fig. 1 weist eingangsseitig einen Eingangsanschluß 1, einen Bezugsanschluß 2, einen weiteren Eingangsanschluß 1' und einen weiteren Bezugsanschluß 2', ausgangsseitig einen Ausgangsanschluß 4 und ferner internes Bezugspotential 3 auf. Es enthält einen Betriebsartenumschalter 5, einen Referenzwiderstsnd 6, eine Referenzquelle 7, einen Differenzverstärker 8 mit einem invertierenden (8') und nichtinvertierenden (8") Eingang und einem Ausgang 9, einen Analog/ Digital (AD)-Umsetzer 10 mit einem Eingang 10', einen Umsetzungsrechner 11 mit einem Dateneingang 1V und einen Umrechnungsspeicher (-bereich) 12 und eine Steuerleitung 13 zwischen dem Umsetzungsrechner 11 und dem Betriebsartenumschalter 5. Die gesamte schaltungsmäßige Anordnung zwischen den vier Eingangsklemmen (1,2, V, 2') und dem Ausgang 9 des Differenzverstärkers 8 bildet einen auf internes Bezugspotential 3 bezogenen normierenden Wandler 14 mit betriebsarten- und bereichsabhängigen Wandlungseigenschaften.The invention will be explained below with reference to an embodiment. 1 has on the input side an input terminal 1, a reference terminal 2, a further input terminal 1 'and a further reference terminal 2', an output terminal 4 and output side Furthermore, internal reference potential 3. It contains a mode switch 5, a reference resistor 6, a reference source 7, a differential amplifier 8 with an inverting (8 ') and noninverting (8 ") input and an output 9, an analog / digital (AD) converter 10 with an input 10 ', a conversion computer 11 with a data input 1V and a conversion memory (range) 12 and a control line 13 between the conversion computer 11 and the mode selector switch 5. The entire circuit arrangement between the four input terminals (1,2, V, 2') and the Output 9 of differential amplifier 8 forms a reference to internal reference potential 3 normalizing transducer 14 with mode-and area-dependent conversion properties.

Der Differenzverstärker 8 ist mit seinem nichtinvertierenden Eingang 8" am internen Bezugspotential 3, mit seinem invertierenden Eingang 8' am Eingangsanschluß 1 und mit seinem Ausgang 9 am Bezugseingang 2 der Schaltungsanordnung angeschlossen. Vermittels des rechnergesteuerten Betriebsartenumschalters 5 ist der Eingangsanschluß 1 weiterhin entweder in den Betriebsarten Widerstandsverhältnis- und Leitwertmessung mit dem weiteren Eingangsanschluß 1' oder in der Betriebsart Widerstandsmessung über bereichsabhängige Referenzwiderstände 6 sowohl mit dem weiteren Bezugsanschluß 2' als auch mit der auf internes Bezugspotential 3 bezogenen (Wandler-) Referenzquelle 7 verbunden.The differential amplifier 8 is connected to its noninverting input 8 "at the internal reference potential 3, with its inverting input 8 'at the input terminal 1 and at its output 9 at the reference input 2. Furthermore, by means of the computer controlled mode selector 5, the input terminal 1 is either in the operating modes Resistance ratio and conductivity measurement with the other input terminal 1 'or in the mode resistance measurement over area-dependent reference resistors 6 connected both to the other reference terminal 2' and with reference to internal reference potential 3 (converter) reference source 7.

Eine betriebsarten- und bereichsabhängig zur jeweiligen eingangsseitigen analogen Meßgröße proportionale Ausgangsspanung Ua am Ausgang 9 des Differenzverstärkers 8 gelangt zum Eingang 10' des auch auf internes Bezugspotential 3 bezogenen AD-Umsetzers 10, dem daianmäßig über einen Dateneingang i T der Umsetzungsrechner 11 zur Abgabe eines Ausgangsdigitalwertes Da am Ausgangsanschluß 4 nachgesetzt ist.An operating mode and range-dependent to the respective input-side analog variable proportional output voltage Ua at the output 9 of the differential amplifier 8 reaches the input 10 'of the reference to internal reference potential 3 AD converter 10, the daianmäßig via a data input i T the conversion computer 11 for delivering an output digital value Since nachgestellt at the output terminal 4.

Zwischen dem Eingangsanschluß 1 und dem Bezugsanschluß 2 ist während der Widerstandsmessung ein Meßwiderstand Rx, während der Widerstandsverhältnismessung ein Zählerwiderstand R1 und während der hochohmigen Leitwertmossung ein Bezugswiderstand Ro angeschlossen. Zwischen dem weiteren Eingangsanschluß 1' und dem weiteren Bezugsanschluß 2' ist während der Widerstandsverhältnismessung ein Nennerwiderstand R2 und während der Leitwertmessum; ein Meßleitwert Gx anzuschließen. Eine Ermittlung des Meßwiderstandos Rx kennzeichnet die Widerstandsmessung, das Werteverhältnis R1/R 2 aus Zähler- und Nennerwiderstand die Widerstandsverhältnismessung und eine Digitalwortausgabe für den Meßleitwert Gx die (hochohmige) Leitwertmessung.Between the input terminal 1 and the reference terminal 2 during the resistance measurement, a measuring resistor Rx, while the resistance ratio measurement a meter resistor R1 and during the high-impedance Leitwertmossung a reference resistance Ro connected. Between the further input terminal 1 'and the further reference terminal 2', during the resistance ratio measurement, a denominator resistance R2 and during the conductance measurement; to connect a Meßleitwert Gx. A determination of the measuring resistor Rx characterizes the resistance measurement, the value ratio R1 / R2 from counter and denominator resistance, the resistance ratio measurement and a digital word output for the measured conductance Gx the (high-impedance) conductance measurement.

Für die Widerstandsmessung (Rx) wird die Spannung der Referenzquelle 7 im Werteverhältnis Meßwiderstand Rx zu (bereichsabhängigem) Referenzwiderstand 6 und für die Widerstandsverhältnismessung im Werteverhältnis Zählerwiderstand R1 zu Nenne^rwiderstand R 2 verstärkt und anschließend - als Ausgangsspannung Ua- analog/digital umgesetzt. Die Leitwertmessung - ohne zusätzlichen Präzisionswiderstand - ist zeitlich durch eine individuelle Meßphase und eine zugeordnete Bezugsphase mit nachfolgender Umrechnung gekennzeichnet. Während der Bezugsphase wird der Widerstandswert des Bezugswiderstandes Ro wie in der Betriebsart Widerstandsmessung ermittelt und im Umrechnungsspeicher 12 abgelegt. Zugeordnete relative Meßwerte (mindestens einer) für den Meßleitwiderstand Gx ergeben sich zunächst wie in der Betriebsart Widerstandsvorhältnismessung, wobei der Meßleitwert Gx an die Stelle des Nennerwiderstandes R2 und der Bezugswiderstand Ro an die Stelle des Zählerwiderstandes R1 tritt. Der so in der Meßphase erhaltene relative Meßwert ist noch durch das Ergebnis der Bezugsphase, d. h. durch den Wert des Bezugswiderstandes Ro zu dividieren, bevor das Berechnungsergebnis - der Ausgangsdigitalwert Da - dem digitalisierten Meßleitwert Gx entspricht. Für den Bezugswiderstand Ro ist nur Kurzzeitkonstanz erforderlich. Geringste Fehler bei der extrem hochohmigen Leitwertmessung (Bereich 10⁸... 10¹²Ω), ergeben sich mit einem Bezugswiderstand Ro, dessen Widerstandswert in der Nähe der oberen Widerstandsmeßgienze der Betriebsart Widerstandsmessung gewählt ist. Einer Bezugsphase der Leitwertmessung können in Abhängigkeit von der zeitlichen Konstanz des Bezugswiderstnndes Ro und von Streuungen des Meßleitwertes Gx einzelne oder beliebig viele individuelle Meßphasen (jeweils mit nachfolgender Umrechnung) zugeordnet sein. Die Leitwertmessung vermeidet eine prinzipielle obere Widerstandsmeßgrenze in digitalen Vielfachmeßeinrichtungen. Dafür sind keine zusätzlichen Präzisionsbauelemente erforderlich und auch keine qualitativ neuartigen Anforderungen an die Eingangsverstärkerschaltung zu stellen. Die steuerungs- und auswertemäßigen Besonderheiten der Leitwertmessung sind über die diesbezügliche Programmierung des Umsetzungsrechners einzubringen, d. h. über eine zeitlich koordinierte Umsteuerung der Schaltungsanordnung und der Datenvorauswertung.For measuring the resistance (Rx), the voltage of the reference source 7 the value ratio measuring resistor Rx becomes (bereichsabhängigem) reference resistor 6 and the resistance ratio measurement values ratio counter resistor R1 to Nenne ^r resistor R 2 amplified and then - as the output voltage Ua analog / digital converted. Conductance measurement - without additional precision resistance - is characterized in terms of time by an individual measurement phase and an associated reference phase with subsequent conversion. During the reference phase, the resistance value of the reference resistance Ro is determined as in the resistance measurement mode and stored in the conversion memory 12. Assigned relative measured values (at least one) for the Meßleitwiderstand Gx arise first as in the mode resistance ratio measurement, the Meßleitwert Gx takes the place of the denominator resistance R2 and the reference resistance Ro in place of the meter resistor R1. The relative measured value thus obtained in the measuring phase is still to be divided by the result of the reference phase, ie by the value of the reference resistance Ro, before the calculation result - the output digital value Da - corresponds to the digitized measured conductance Gx. For the reference resistance Ro only short-term constancy is required. The smallest errors in the extremely high-impedance conductance measurement (range 10 ⁸ ... 10 ¹² Ω) result from a reference resistance Ro, the resistance value of which is selected in the vicinity of the upper resistance measuring devices of the resistance measurement operating mode. A reference phase of the conductance measurement can be assigned to individual or any number of individual measurement phases (each with subsequent conversion) as a function of the time constancy of the reference resistance Ro and of scattering of the measured conductance Gx. The conductance measurement avoids a principal upper resistance measuring limit in digital multiple measuring devices. For this, no additional precision components are required and no qualitatively new requirements are placed on the input amplifier circuit. The control and Auswertemäßigen peculiarities of Leitwertmessung are about the relevant programming of the conversion computer to bring, ie via a timely coordinated reversal of the circuitry and the data pre-evaluation.

Digitale Offsetkorrektur der Leitwertmessung im Umsetzungsrechner 11, ausgehend von offen - ohne Meßleitwert Gx -betriebenen diesbezüglichen Anschlüssen (V, 2') und beispielsweise mittels Tastendruck auslösbar, erhöht die obere Widerstandsmeßgrenze vorübergehend auf die reziproke Auflösungsgrenze der Leitwertmessung, beispielsweise auf 10¹³Ω mit einem Bezugswiderstand von 10OΜΩ und 5stelliger Anzeige.Digital offset correction of the conductance measurement in the conversion calculator 11, starting from open - without Meßleitwert Gx - operated related terminals (V, 2 ') and triggered, for example by pressing a button, the upper resistance measuring limit temporarily increases to the reciprocal resolution limit of conductance, for example, to 10 ¹³ Ω with a Contact resistance of 10OΜΩ and 5-digit display.

Claims

1. Circuit arrangement for digital conductance measurement in a multiple measuring device with at least the other operating modes resistance and resistance ratio measurement - consisting of an input side normalizing converter with four input terminals, a subsequent analog / digital (AD) converter and an output conversion computer, within the normalizing converter, consisting of an inverting amplifier, a reference source and a region-dependent reference resistor and with two of the input terminals for a denominator and a counter resistance and amplifier negative feedback on the latter, characterized in that each Leitwertmessung has a measurement phase and an associated reference phase, that then a Meßleitwert (Gx ) instead of the denominator resistance (R 2) and a reference resistance (Ro) instead of the counter resistance (R 1) is connected, that between an input terminal (1) connected to the inverting input (8 ') a differential amplifier (8) is connected. and the reference source (7) related to internal reference potential (3) is arranged by means of a mode selector (5) during the measuring phase of the gauging reference (Gx) and during the reference phase the reference resistor (6) and within the conversion computer (11) dividing the result the measuring phase is implemented by that of an associated reference phase and computationally realized for each measurement.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that each Leitwertmessung has a reference phase and a measuring phase, preferably in this temporal order.

3. A circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a plurality of Leitwertmessungen a common reference phase and an individual measuring phase is assigned.

4. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 2, characterized in that within the conversion computer (11) a conversion memory (12) for the temporally first of the mutually associated results of the reference phase and the measuring phase, preferably for that of the reference phase is arranged.

5. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the reference resistance (Ro) has a Widerstandsweri near the upper measuring limit for measuring resistors (Rx) - in the mode Widerstandsm issung - has.

6. Circuit arrangement according to one of claims 1 to i, characterized in that a reference resistance (Ro) during the operating mode Leitwertrnessung device internally between the input terminal (1) and a reference terminal (2) is switched on.

7. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that within the conversion computer (11) a reciprocal value for the result of Leitwertmessung is implemented programmatically and computationally realized, suitably with digit-adjusted output digital value (Da) in the measuring unit of a (Höchstohm-) Resistance for the reciprocal of the gage (Gx).

8. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that during a Kon ekturmeßphase-for offset correction of Leitwertmessung-at least one of the other input-side terminals (1 ', 2') separated by means of switching from the rest of the circuit and the resulting correction measurement in the conversion calculator (11) from subsequent measurement results of the conductivity measurement - with constant reference resistance (Ro) is subtracted.

9. Circuit arrangement according to claim 8, characterized in that device technology at least one computational offset correction for subsequent conductance measurements can be called and realized.