DE2144757A1

DE2144757A1 - PROGRAMMABLE POWER GENERATOR

Info

Publication number: DE2144757A1
Application number: DE19712144757
Authority: DE
Inventors: Helmut Eisinger
Original assignee: Transtechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Transtechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1971-09-07
Filing date: 1971-09-07
Publication date: 1973-03-15

Description

Programmierbarer Stromgenerator Die erfindung bezieht sich auf einen programmierbaren Stromgenerator mit einer programmierbaren Widerstandsschaltung, mit der im Zusammenwirken mit einer Konstantspannungsregelung der jeweils gewünschte Strom vorwählbar ist, wobei die an den im Strompfad liegenden und die Größe des Stroms bestimmenden Widerständen abfallenden Spannungen über Spannungspfade an die Vergleichsschaltung der Konstantspannungsregelung gegeben sind. Programmable Power Generator The invention relates to a programmable current generator with a programmable resistance circuit, with which, in cooperation with a constant voltage control, the respectively desired Current can be preselected, with the ones in the current path and the size of the Current-determining resistors dropping voltages via voltage paths to the Comparison circuit of the constant voltage regulation are given.

Bei auf einen bestimmten Ausgangsstrom voreinstellbaren Stromgeneratoren werden Widerstands schaltungen benutzt, die mehrere in Reihe oder aber parallel geschaltete Widerstände aufweisen, die äe nach der einzustellenden Größe des jeweils gewünschten Stromes über mechanische oder elektronische Schalter in den Stromkreis ein-- bzw. abgeschaltet werden. Da mit Hilfe der Konstantspannungsregelung die Spannung über den jeweils in den Stromkreis eingeschalteten Widerständen konstant gehalten wird, ist der in jedem Augenblick von dem Stromgenerator abgegebene Strom tatsächlich allein durch die gerade eingeschalteten Widerstände gegeben. Um eine möglichst freizügige Einstellung des jeweils abzugebenden Stromes über einen relativ großen Bereich erreichen zu können, bietet sich für die Widerstandsschaltung eine Parallelschaltung mehrerer Widerstände an, deren Widerstandsvierte in bestimmter Weise abgestuft jeweils in Form zusätzlicher Strompfade hinzugeschaltet werden können, wodurch ein beliebigerweise abgestuftes schrittweises Erhöhen des Ausgangsstromes möglich ist. Da aber jeder dieser Widerstände über einen mechanischen oder elektronischen Schalter jeweils hinzu- oder abgeschaltet werden muß, kommt zu dem jeweils im Strompfad liegenden Wider stand noch der durch den Schalter gegebene und in Reihe zu diesem Widerstand liegende Kontaktwiderstand. Sowohl von mechanischen als auch elektronischen Schaltern sind diese Kontaktwiderstände weder untereinander gleich noch über eine längere Betriebszeit betrachtet konstant, Diese Kontaktwiderstände lassen sich daher nicht bei der Dimensionierung der den jewei.ls gewünschten Stromwert bestimmenden Widerstände berücksichtigen und auch nicht beim Abgleich der Konstantspannungsregelung eineichen. Aus diesem Grunde war es bisher nicht möglich inen z.B. digital programmierbaren Stromgenerator zu schaffen, der die Programmierung des jeweiligen Stromes allein durch Einschaltung einer Vielzahl parallel zueinander liegender Widerstände ermöglicht, ohne daß wobei infolge der Kontaktwiderstände der Schalter eruebliche Ungenauigkeiten auftreten. For current generators that can be preset to a specific output current Resistance circuits are used, which are several in series or in parallel have switched resistors, the äe according to the size to be set in each case desired current into the circuit via mechanical or electronic switches can be switched on or off. Since with the help of constant voltage regulation the voltage kept constant via the respective resistors switched on in the circuit is the current delivered by the current generator at any given moment In fact given solely by the resistors that have just been switched on. To be as revealing as possible Achieve setting of the current to be delivered over a relatively large area In order to be able to do this, it is possible to connect several resistors in parallel Resistances whose fourth of resistance is graded in a certain way in each case in Form of additional current paths can be switched on, whereby an arbitrarily gradual incremental increase of the output current is possible. But there everyone these resistors via a mechanical or electronic switch respectively must be switched on or off depends on the one in the current path The resistance given by the switch and in series with this resistance still stood against it lying contact resistance. Both mechanical and electronic switches these contact resistances are neither equal to one another nor over a longer period Operating time considered constant, these contact resistances can therefore not when dimensioning the resistors that determine the desired current value take into account and also not calibrate the constant voltage regulation. For this reason it was previously not possible in e.g. digitally programmable ones To create a current generator that alone does the programming of the respective current enabled by switching in a large number of resistors lying parallel to one another, without substantial inaccuracies due to the contact resistance of the switch appear.

Aufgabe der Erfirdung ist es, einen neuen programmierbarren Stromgenerator zu schaffen, der z.B. eine digitale Vorwahl des jeweils gewünschten Ausgangsstromes mit möglichst wenig und parallel zueinander geschalteten Programmierwiderständen zuläßt und auch bei sich über längere Betriebszeiten erheblich ändernden Kontaktwidrr ständen der Schalter den jeweils vorprogrammierten Stromwert exakt abgibt. The task of the invention is to create a new programmable power generator to create, for example, a digital preselection of the desired output current with as few programming resistors as possible connected in parallel to one another allows and also in the case of contact resistance that changes significantly over longer periods of operation When the switch is in the position, it delivers exactly the pre-programmed current value.

Bei einem programmierbaren Stromgenerator der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß in den Spannungspfaden weitere Widerstände eingeschaltet sind, die einander im gleichen Verhältnis stehen wie die zugehörigen Widerstände der Strompfade. In the case of a programmable current generator of the type mentioned at the beginning This object is achieved according to the invention in that in the voltage paths further resistors are switched on, which are in the same ratio to each other like the associated resistances of the current paths.

Der erfindungsgemäße Stromgenerator nutzt also den an jeden jeweils eingeschalteten Programmierwiderstand liegenden Spannungspfad, der der messung und damit auch der Konstanthaltung der an den Programmierwiderst-änden liegenden Spannungen dient, gleichzeitig auch dazu aus, daß über diese Spannungspfade Ausgleichsströme fließen, die bei entsprechender Abstufung in jedem einzelnen Spannung pfad vorgesehener Widerstände gerade die durch die Kontaktwiderstände der Schalter bedingten zusätzlichen Spannungsbfälle und damit unerwünschten Stromverfälschungen in de einzelnen Strompfaden wieder ausgleichen. The current generator according to the invention thus uses the one on each one switched on programming resistor lying voltage path, the measurement and thus also keeping the voltages at the programming resistors constant serves at the same time to ensure that equalizing currents via these voltage paths flow which, with the appropriate gradation, are provided in each individual voltage path Resistances precisely the additional ones caused by the contact resistances of the switches Voltage drops and thus undesired current distortions in the individual current paths balance again.

Gemäß einer bevorzugt-en Ausführungsform der Erfindung weisen die Strompfade und die zugehörigen S:p annungspfade mindestens je einen entsprechend der Programmierung betätigbaren Schalter auf. Durch diese Schaltung wird sichergestellt, daß bei verschiedenen eingeschalteten Strompfaden auch- tatsächlich immer nur die diesen Strompfaden zugebrdneten Spannungspfade eingeschaltet werden, während die jeweils anderen und zu dem augenblicklich nich-t elngeschalteten Strom pfaden gehörenden Spar.nungspfade unterbrochen sind, so daß über diese auch keine Ausgleichsströme fließen können. According to a preferred embodiment of the invention, the Current paths and the associated voltage paths at least one each accordingly the programming operable switch. This circuit ensures that with different current paths switched on, actually only that voltage paths assigned to these current paths are switched on, while the each other and belonging to the current path that is not switched on at the moment Spar.nungspfade are interrupted so that there are no equalizing currents through them can flow.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind die in den Spannungspfaden liegenden weiteren Widerstände sehr viel größer als die auftretenden Kontaktwiderstände Durch diese Dimensionierung der in den Spannungspfaden liegenden Widerstände können die Kontaktwiderstände der in den Spannungspfaden liegenden Schalter vernachlässigt werden, da die in -folge der Ausgleichströme an diesen Kontaktwiderstbnden abfallenden Spannungen gegenüber den an den in den Spannungspfaden liegenden Widerständen abfallenden Spannungen verschwindend gering sind. According to another development of the invention, they are in the voltage paths further resistances are much greater than the contact resistances that occur This dimensioning of the resistors in the voltage paths enables the contact resistances of the switches in the voltage paths are neglected because the equalizing currents at these contact resistors decrease Voltages compared to the falling resistors in the voltage paths Tensions are negligible.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert: Im einzelnen zeigen: Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild eines erfindungsgemäßen programmierbaren 5 L-romgenerators , und Fig. 2 ein zugehöriges vereinfachtes Ersatzschaltbild des S-tromgenerators. The invention is based on an embodiment shown in the drawing explained in more detail: Show in detail: 1 shows a simplified circuit diagram of a programmable 5 L-rom generator according to the invention, and FIG. 2 shows an associated one simplified equivalent circuit diagram of the S-current generator.

Eine Spannungs quelle U speist über ein für sich bekanntes und meist als regelbarer Lcingsw:iderstand wirkendes Regelglied R vier parallel zueinander geschaltete Programmierwiderstände RI, R2, R3 und R4 . Diese Programmierwiderstände sind jeweils über einen ihnen individuell zugeordneten Schalter ci, c2, c3 und c4 in den Stromkreis einschaltbar. Zwischen jedem Schalter und jedem Widerstand greift jeweils ein Spannungspfad die an den einzelnen Programmierwiderständen auftretende Spannung ab. Die zu den einzelnen ProgrammiervJiderständen gehörenden Spannlmgspfade weisen Widerstände Ril, ER21, R31 und R41 auf. In Serie zu diesen Widerständen liegt jeweils ein Schalter si, s2, s3 und s4, die alle Spannungspfade auf eine gemeinsame Leitung führen, die an eine herkömmliche Vergleichsschaltung V gegeben ist, wo ein Vergleich der mit den Spannungspfaden gemessenen Spannung in bekannter Weise mit einer Bezugsgröße vorgenommen wird und das jeweilige Vergleichsergebnis zwischen der an den Programmierwiderständen auftretenden Spannung und der Bezugsgröße dem Regelglied R zugeführt wird, das den Strom im Stromkreis derart erhöht, oder erniedrigt, bis die an den Programmierwiderständen abfallende Spannung gleich der Bezugsgröße ist. A voltage source U feeds via a known and mostly as a controllable Lcingsw: resistance acting control element R four parallel to each other switched programming resistors RI, R2, R3 and R4. These programming resistors are each via a switch ci, c2, c3 and c4 assigned to them individually can be switched into the circuit. It intervenes between every switch and every resistor one voltage path in each case that occurs at the individual programming resistors Tension off. The voltage paths belonging to the individual programming resistors have resistors Ril, ER21, R31 and R41. In series with these resistances lies one switch each si, s2, s3 and s4, which all voltage paths on a common Lead lead, which is given to a conventional comparison circuit V, where a Comparison of the voltage measured with the voltage paths in a known manner with a reference value is made and the respective comparison result between the voltage occurring at the programming resistors and the reference value dem Control element R is supplied, which increases or decreases the current in the circuit in such a way that until the voltage drop across the programming resistors equals the reference value is.

Wie sich aus dem in Fig. 2 dargestellten Ersatzschaltbild der in Fig. 1 gezeigten Schaltung ergibt, wobei das Ersatzschaltbild zur Vereinfachung lediglich drei Programmierwiderstände aufweist, fließen infolge der in Fig. 2 anstelle der Schalter c1,c2 und c3 dargestellten entsprechenden Kontaktwiderstände Rki, Rk2 und Rk3 Ströme I1, 12 und 13 durch die Programmierwiderstände Ri, P2 und R3, wobei sich infolge der untereinander nicht gleichen Kontaktwiderstände und auch der untereinander nicht gleichen Programmierwiderstände Ri, R2 und R3, die z.B. gegenseitig in Potenzen von zwei abgestuft sind, unterschiedliche Spannungen U1, U2 und U3 an den jeweiligen Programmierwiderständen Ri, R2 und R3 einstellen. Werden diese unterschiedlichen Spannungen U1, U2 und U3 mit Hilfe der Kontantspannungsregelung auf das Bezugspotential UO gezwungen, so findet je nach Größe der einzelnen Lontaktwiderstände eine bestimmte Erhöhung bzw. Erniedrigung der in den einzelnen Strompfaden fließenden Ströme I1, I2 und 13 statt, die jedoch zu einer Verfälschung des vorprogrammierten Summenstromes I führt, da durch die gegenseitig abgestuften Größen der Programmierwiderstände Ri , iU und R3 die einzelnen Strompfade mit unterschiedlichen Gewichten zu dem Gesamtstrom beitragen. Zusätzlich fließen ber die zwischen den einzelnen Strompfaden liegenden Spannungspfade bestimmte Ausgleichsströme, die das Brreichen einer einheitlichen Bezugsspannung an dem gemein: samen Schaltpunkt aller Spannungspf ade erst ermöglichen. As can be seen from the equivalent circuit diagram of the in Fig. 1 results in the circuit shown, the equivalent circuit diagram for simplification only three programming resistors has flow as a result the corresponding contact resistances shown in FIG. 2 instead of the switches c1, c2 and c3 Rki, Rk2 and Rk3 currents I1, 12 and 13 through the programming resistors Ri, P2 and R3, whereby as a result of the mutually not equal contact resistances and also the programming resistors Ri, R2 and R3, which are not the same as one another, which e.g. are mutually graded in powers of two, different voltages U1, Set U2 and U3 at the respective programming resistors Ri, R2 and R3. Will these different voltages U1, U2 and U3 with the help of the constant voltage regulation forced to the reference potential UO takes place depending on the size of the individual contact resistances a certain increase or decrease in the flow in the individual current paths Currents I1, I2 and 13 take place, which, however, lead to a corruption of the preprogrammed Total current I leads, because of the mutually graded sizes of the programming resistors Ri, iU and R3 the individual current paths with different weights for the total current contribute. In addition, flow through the lines between the individual current paths Voltage paths certain equalizing currents that create a uniform First enable the reference voltage at the common switching point of all voltage paths.

Werden jetzt gemäß der erfindungsgemäßen Lehre die ti den Spannungspfaden vorgesehenen zusätzlichen Widerstände R11, R21 und R31 nicht mehr untereinander gleichgemacht sondern in einem bestimmten Verhältnis, nämlich im gleichen Verhältnis wie die Programmierwiderstände der @hnen jeweils zugeordneten Strompfade abgestuft, so tritt ein exakter Ausgleich der in den Strompfaden infolge der Kontaktwiderstände der Schalter auftretenden Stromfehler auf, ohne aaß dazu weitere komplizierte Spannung oder Stromregeleinrichtungen erforderlich sind. Now, according to the teaching according to the invention, the ti become the voltage paths provided additional resistors R11, R21 and R31 no longer with each other equalized but in a certain ratio, namely in the same ratio as the programming resistances of the respectively assigned Graduated current paths, the result is an exact equalization of the current paths in the current paths the contact resistances of the switches occurring current errors without aass further complicated voltage or current regulating devices are required.

Diese allein durch die geschickte Abstufung der in den Spannungspfaden zusätzlich angeordneten Widerstände erreichte Wirkung wird anhand des in Fig. 2 dargestellten Ersatzschaltbildes der erfindungsgemäßen Schaltung nachgewiesen: Für den vorprogrammierten Strom I gilt bei geschlossenen Schaltern cl, ¢2 und c3 sowie si, s2-und 53 U1 U2 U3 I = I1+I2+I3 = R1 R2 R3 (1) Für die über die Spannungspfade fließenden Ausgleichsströme gilt: i1 + i2 + i3 = 0 (2), dabei sind @1 = ##### ; i2 = ##### ; und i3 = ##### (3) unter der Voraussetzung daß die Kontaktwiderstände RK11, RK21 und RK 31 gegenüber den zugehörigen Widerständen R11, R21 und R31 verna@@-lässigbar klein sind. This solely through the skillful gradation of the tension paths The effect achieved by additionally arranged resistors is illustrated in FIG. 2 shown equivalent circuit diagram of the circuit according to the invention demonstrated: For the preprogrammed current I applies when switches cl, ¢ 2 and c3 as well as si, s2- and 53 U1 U2 U3 I = I1 + I2 + I3 = R1 R2 R3 (1) For over the voltage paths flowing equalizing currents: i1 + i2 + i3 = 0 (2), where @ 1 = #####; i2 = #####; and i3 = ##### (3) provided that the contact resistances RK11, RK21 and RK 31 compared to the associated resistors R11, R21 and R31 verna @@ - permeable are small.

Weiter gilt: Ul = Uo - i1R11 U2 = Uo - i2R21 (4) U3 = Uo - i3R31 Damit ergibt sich Uo - i1R11 Uo-i2R21 Uo-i3R31 I = + + oder Uo Uo Uo R11 R21 R31 I = + + - (il + i2 + i3) (5) R11 Verhalten sich jetzt nach der erfindungsgemäßen Lehre wie R1 R21 R31 wie , so ergeben diese Widerstandsverhältnisse jeweils R2 R3 den gleichen Faktor, so daß der Klammerausdruck der Gleichung (5) auch geschrieben werden kann (i1K + i2K + i3K)=K (i1+i2+i3) Dieser Ausdruck ist jedoch nach Gleichung (2) gleich Null.The following also applies: Ul = Uo - i1R11 U2 = Uo - i2R21 (4) U3 = Uo - i3R31 So results in Uo - i1R11 Uo-i2R21 Uo-i3R31 I = + + or Uo Uo Uo R11 R21 R31 I = + + - (il + i2 + i3) (5) R11 now behave according to the teaching according to the invention like R1 R21 R31 like, these resistance ratios result in R2 R3 den same factor, so the parenthesized expression of equation (5) will also be written can (i1K + i2K + i3K) = K (i1 + i2 + i3) However, this expression is according to equation (2) equals zero.

Diese Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Stromgenerators gilt selbstverständlich für beliebig viele Programmierwiderstände, so daß z.B. ein digital programmierbarer Stromgenerator, der für eine Programmierung im 'BCD-Code jeweils vier Programmierwiderstände, die im Verhältnis von Potenzen zu zwei abgestuft sind, für die EINER-, ZEHNER- HUNDERTER- und beliebig weitere höhere Stellen einer digitalverschlüsselten Dezimalzahl aufweist, mit einem Minimum an Widerständen und damit elektrischem und elektronischem Schaltungsaufwand eine beliebig große Zahl unterschiedlicher Stromwerte erzeugen kanne So weist z.B. ein im BOD-Code drei Zehnerpotenzen digital verschlüsselt programmi erbarer Stromgenerator nur zwölf Programmierwiderstände auf, die mit hilfe e ihrer zugeordneten Schalter zu neunhundertneunundneunzig verschiedenen Kombinationen zusammengeschaltet werden können, so daß also auch neunhundertneunundneunzig verschiedene Stromwerte vorprogrammiert und von dem Stromgenerator abgegeben werden können. Zu diesen zwölf Programmierwiderständen kommen dann lediglich noch zwölf entsprechend abgestufte Widerstände in den Spannungspfaden hinzu, so daß sich insgesamt eine sehr einfache Schaltung für die Erzeugung sehr vieler, z.B. digital einstellbaren unterschiedlicher Stromwerte ergibt. Der erfindungsgemäße Stromgenerator ist daher besonders für die Prüfung elektronischer Bauelemente geeignet, die je nach ihren Kennwerten sowohl sehr fein gegeneinander abstufbare als auch sich über einen ziemlich großen Bereich erstreckende unterschiedliche Stromwerte benötigen. This mode of operation of the current generator according to the invention applies of course for any number of programming resistors, so that e.g. a digitally programmable Current generator that has four programming resistors for programming in 'BCD code, which are graded in the ratio of potencies to two, for the ONE, TEN, HUNDRED and any other higher digits of a digitally encrypted decimal number, with a minimum of resistances and thus electrical and electronic circuitry can generate any number of different current values. a in the BOD code three powers of ten digitally encoded programmi erable power generator only has twelve programming resistors, which with the help of your associated switches are interconnected in nine hundred and ninety-nine different combinations so that there are also nine hundred and ninety-nine different current values can be preprogrammed and delivered by the power generator. To these twelve Programming resistors are then only twelve appropriately graded Resistances in the voltage paths are added, so that overall a very simple Circuit for generating very many, e.g. digitally adjustable, different ones Results in current values. The power generator according to the invention is therefore particularly suitable for Testing of electronic components suitable, depending on their characteristics, both very finely graduated against each other as well as spread over a fairly large area need extending different current values.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Programmable current generator with a programmable resistor circuit, with which in cooperation with a constant voltage regulation of each desired current can be preselected, with the ones in the current path and the Resistances, which determine the magnitude of the current, dropping voltage tongues via voltage paths to di.e comparison circuit of the constant voltage regulation are given by g e it is not indicated that further resistors (R11, R21, R31, R41) in the voltage paths are switched on, which are in the same ratio to one another as the associated ones Resistors (R1, R2, R3, R4) of the current paths.

½. Electricity generator according to Claim 1, characterized in that g e k e n n -z e c C h n e t that the current paths and the associated voltage paths are at least one Switches that can be operated according to the programming (c1, c2, c3, c4; s1, s2, s3, s4) exhibit.

Electricity generator according to Claim 2, characterized in that there are g e k e n n -e e i c h n e t that the external resistances (R11, R21, R31, R41) much larger than the contact resistances (RK11, RK21, RK31, RK41 the switches are (s1, s2, s3, s4).