DE3239309A1

DE3239309A1 - Electronic resistor

Info

Publication number: DE3239309A1
Application number: DE19823239309
Authority: DE
Inventors: Jürgen 8500 Nürnberg Thomaier
Original assignee: Metrawatt GmbH
Current assignee: Metrawatt GmbH
Priority date: 1982-10-23
Filing date: 1982-10-23
Publication date: 1984-04-26

Abstract

The invention creates an electronic resistor suitable, in particular, for measuring technology, which can replace conventional discrete measuring resistors. To simulate such a resistor, a closed-loop control circuit is used which includes a controlling element, the resistance value of which is determined by a manipulated variable. The manipulated variable is formed from the difference between a controlled variable and a reference variable. As a controlled variable, either the ratio of the voltage (U) dropped across the electronic resistor to the current (I) flowing through the controlling element (1) or, alternatively, the current (I) flowing through the controlling element or the voltage (U) dropped across the electronic resistor is used. The closed-loop control circuit is built up with the aid of a differential amplifier (3), which generates the manipulated variable, a current/voltage converter (2) located in series with the controlling element (1), a controlling element (1), a divider (4) or multiplier (5), a digital/analog converter (6) and a digital drive circuit (7). <IMAGE>

Description

Elektronischer Widerstand Electronic resistance

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Widerstand der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.The invention relates to an electronic resistor in the preamble of claim 1 mentioned Art.

In der Meßtechnik werden für sehr viele Aufgaben Meß-oder Lastwiderstände benötigt, die gegebenfalls mit ausgefallenen, nicht den Normreihen entsprechenden Werten und sehr geringen Toleranzen verfügbar sein müssen. Zur Überprüfung von Meßbereichen oder zur Durchführung von Meßreihen werden solche Widerstände auch in großer Zahl mit ständig wechselndem Widerstandswert gebraucht. Hierzu verwendet man bisher diskrete Widerstände, die je nach Widerstandswert, Toleranz und Belastbarkeit nicht nur sehr teuer sein können, sondern oft auch sehr schwer zu beschaffen sind.In measuring technology, measuring or load resistors are used for a great many tasks required, which may be with unusual ones that do not correspond to the standard series Values and very small tolerances must be available. For checking measuring ranges or in order to carry out series of measurements, such resistances are also used in large numbers used with constantly changing resistance value. So far, discrete ones have been used for this purpose Resistors, depending on the resistance value, tolerance and load capacity, are not just very can be expensive but are often very difficult to obtain.

Es ist zwar bekannt, elektronische Widerstände zu bilden, bei denen ein Transistor als Stellglied dient, derart, daß der Transistor als Teil einer Regelschaltung eine Spannung oder einen Strom konstant hält. Diese Schaltungen, sind jedoch nicht geeignet einen mit hoher Genauigkeit einstellbaren Widerstand zu bilden, der in einen beliebigen anderen Stromkreis (z.B. Meßstromkreis) einschaltbar ist und dort als Widerstand wirkt.It is known to form electronic resistors in which a transistor serves as an actuator, such that the transistor is part of a control circuit holds a voltage or a current constant. These Circuits, however, they are not suitable for a resistor that can be set with high accuracy which can be switched into any other circuit (e.g. measuring circuit) and acts as a resistance there.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektronischen Widerstand zu schaffen, der es ermöglicht, insbesondere für Meß- und Prüfaufgaben diskrete Widerstände zu ersetzen und dessen Widerstandswert in einem weiten Bereich durch eine ihm proportionale Stellgröße einsteilbar ist.The object of the invention is to create an electronic resistor, which makes it possible to add discrete resistances, especially for measuring and testing tasks and replace its resistance value in a wide range with one proportional to it Manipulated variable is adjustable.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Weitere Fortbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.This object is achieved by the features characterized in claim 1 solved. Further developments and expedient refinements of the invention are mentioned in the subclaims.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert und ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen: Figur 1: Eine Schaltung, bei der das sich am Stellglied ausbildende Verhältnis von Spannung zu Strom als Regelgröße dient.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment explained and shown in the drawings. They show: Figure 1: A circuit, in which the voltage-to-current ratio developing at the actuator as Control variable is used.

Figur 2: Eine Schaltung, bei der der das Stellglied durohfließende Strom als Regelgröße dient.Figure 2: A circuit in which the actuator is thermosetting Current is used as a controlled variable.

Figur 3: Eine Schaltung, bei der die am Stellglied abfallende Spannung als Regelgröße dient.Figure 3: A circuit in which the voltage drop across the actuator serves as a controlled variable.

Die Regelschaltung des elektronischen Widerstandes besteht aus einem Stellglied 1, einem Strom/Spannungs-Umsetzer 2, einem Differenzverstärker 3, einem Dividierer 4 (Figuren 1 und 2) oder einem Multi- plizierer 5 (Figur 3), einem Digital/Analog-Wandler 6 und einer digitalen Ansteuerung 7. Die'in einen separaten Stromkreis einzuschaltende Widerstandsstrecke 8,9 besteht aus der Reihenschaltung des Stellgliedes 1 mit den Eingangsanschlüssen des Strom/Spannungs-Umsetzers 2.The control circuit of the electronic resistor consists of one Actuator 1, a current / voltage converter 2, a differential amplifier 3, a Divider 4 (Figures 1 and 2) or a multi multiplier 5 (fig 3), a digital / analog converter 6 and a digital control 7. Die'in one Separate circuit to be switched on resistor section 8.9 consists of the series connection of the actuator 1 with the input connections of the current / voltage converter 2.

Der Eingangswiderstand des Strom/Spannungs-Umsetzers 2 ist gegenüber dem Widerstandswert des Stellgliedes 1 vernachlässigbar, so daß der die Reihenschaltung durchfließende Strom I einen Spannungsabfall U erzeugt, der praktisch nur durch den Widerstandswert des Stellgliedes 1 bestimmt wird.The input resistance of the current / voltage converter 2 is opposite the resistance value of the actuator 1 is negligible, so that the series connection The current I flowing through generates a voltage drop U, which practically only occurs through the resistance value of the actuator 1 is determined.

Zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung muß der elektronische Widerstand so aufgebaut werden, daß zwischen zwei Anschlußklemmen 8,9 ein einstellbarer Widerstand entsteht. Die Anschlußklemmen 8,9 können dann an Stelle eines geforderten Meßwiderstandes R in einen externen Meßstromkreis eingefügt werden. Die Regelschaltung des elektronischen Widerstandes sorgt dafür, daß das Verhältnis der an den Klemmen 8,9 abfallenden Spannung U zu dem von der Meßbalancequelle kommenden Strom I dem vorgegebenen Widerstandswert R entspricht.To achieve the object of the present invention, the electronic Resistance can be built up so that between two terminals 8.9 an adjustable Resistance arises. The terminals 8.9 can then be used in place of a required one Measuring resistor R can be inserted into an external measuring circuit. The control circuit of the electronic resistance ensures that the ratio of the terminals 8.9 dropping voltage U to the current I dem coming from the measurement balance source given resistance value R corresponds.

Die erfindungsgemäße Aufgabe kann alternativ mit drei unterschiedlichen Regelschaltungen gelöst werden.The task according to the invention can alternatively be carried out with three different Control circuits are solved.

Figur 1 zeigt eine Regelschaltung, bei der unmittelbar das Verhältnis der an den Anschlußklemmen 8,9 abfallenden Spannung U zu dem das Stellglied 1 durchfließenden Strom I als FührungsgröRe dient. Die Spannung U wird unmittelbar und der Strom I über einen Strom/Spannungs-Umsetzer 2 einem Dividierer 4 zugeführt.Figure 1 shows a control circuit in which directly the ratio the voltage U dropping at the terminals 8,9 to that flowing through the actuator 1 Current I is used as the reference variable. The voltage U becomes immediate and the current I. A divider 4 is supplied via a current / voltage converter 2.

Dieser bildet das Verhältnis beider Größen, so daß an seinem Ausgang eine dem Widerstandswert R des Stellgliedes 1 entsprechende Größe entsteht. Der Ausgang des Dividierers 4 ist mit eine der beiden Eingänge eines Differenzverstärkers 3 verbunden. Sein anderer Eingang liegt am Ausgang eines Digital/Analog-Wandlers 6. Die Vorgabe des Widerstandswertes R, den das Stellglied 1 annehmen soll, erfolgt mit Hilfe einer digitalen Ansteuerung 7. Zur Anpassung an den analogen Regelkreis muß ein Digital/Analog-Wandler 6 zwischengeschaltet werden. Obwohl der Widerstandswert R auch als analoge Größe eingegeben werden könnte, ist eine digitale Ansteuerung wegen ihrer einfacheren Handhabung und größeren Genauigkeit vorzuziehen. Die vom Differenzverstärker 3 abgegebene Stellgröße dient unmittelbar zur Steuerung des Stellgliedes 1. Als Stellglied kann ein Transistor, vorzugsweise ein Feldeffekttransistor, verwendet werden. Ein Feldeffekttransistor wäre so in den Neßstromkreis einzuschalten, daß der Strom I über die "source/drain"-Verbindung fließt und die Steuergröße am gate anliegt.This forms the ratio of the two quantities, so that at its output a value corresponding to the resistance value R of the actuator 1 arises. Of the The output of the divider 4 is one of the two inputs Differential amplifier 3 connected. Its other input is at the output of a digital / analog converter 6. The specification of the resistance value R, which the actuator 1 should assume, takes place with the help of a digital control 7. To adapt to the analog control loop a digital / analog converter 6 must be interposed. Although the resistance value R could also be entered as an analog variable, is a digital control preferable because of their ease of use and greater accuracy. The ones from Differential amplifier 3 output manipulated variable is used directly to control the Actuator 1. A transistor, preferably a field effect transistor, can be used as the actuator be used. A field effect transistor would be switched into the Neßstromkreis, that the current I flows through the "source / drain" connection and the control variable am gate is present.

Bei Figur 2 wird, wie auch bei den anderen Schaltungen, der Meßstromkreis über die Anschlußklemmen 8,9 geschlossen. Sowohl der Strom I wie auch die Spannung U kommen von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Meßspannungsquelle. Auch hier wird wieder der Strom I von einem Strom/Spannungs-Umsetzer 2 in eine proportionale Spannung umgeformt und dann dem ersten Eingang eines Differenzverstärkers 3 zugeführt. Die an den AnschluR-klemmen 8,9 abfallende Spannung Ü dient einem Dividierer 4 als Dividend. Als Divisor erhält der Dividierer fl eine dem Widerstandswert R des Stellgliedes 1 proportionale Größe. Am Ausgang des Dividierers 4 entsteht somit eine Führungsgröße, die dem Strom I entspricht. Der Differenzverstärker 3 erzeugt wiederum die Stellgröße, die unmittelbar zu Steuerung des Stellgliedes 1 dient.In Figure 2, as in the other circuits, the measuring circuit closed via the terminals 8,9. Both the current I and the voltage U come from a measuring voltage source not shown in the drawing. Even here the current I is again from a current / voltage converter 2 into a proportional one The voltage is converted and then fed to the first input of a differential amplifier 3. The voltage U which drops at the connection terminals 8, 9 is used as a divider 4 Dividend. As a divisor, the divider fl receives the resistance value R of the actuator 1 proportional size. At the output of the divider 4 there is thus a reference variable which corresponds to the current I. The differential amplifier 3 in turn generates the manipulated variable, which is used directly to control the actuator 1.

In Figur 3 ist die letzte Alternativlösung dargestellt, die insofern den anderen Schaltungen überlegen ist, als sie anstatt eines Dividierers 4 einen Multiplizierer 5 verwendet. Da Multiplizierer im Aufbau einfacher sind als Dividierer ergibt sich ein beachtlicher Kostenvorteil. Dieser Vorteil wird dadurch noch verstärkt, daß es integrierte Bausteine gibt, bei denen ein Multiplizierer mit einem Digital/Analog-Wandler vereinigt ist. Eine derartige Vereinigung zweier Funktionen ist im Prinzip zwar auch in Verbindung mit einem Dividierer möglich, doch eben nicht so kostengünstig realisierbar.In Figure 3, the last alternative solution is shown is superior to the other circuits when instead of a divider 4 they have a Multiplier 5 used. Because multipliers are simpler in construction than dividers there is a considerable cost advantage. This advantage is reinforced by that there are integrated modules in which a multiplier with a digital / analog converter is united. Such a union of two functions is in principle also possible in connection with a divider, but not that inexpensive realizable.

Die Regelschaltung arbeitet mit der Spannung U als Regelgröße und führt diese einem Differenzverstärker 3 zu. Die zweite EingangsgröRe des Differenzverstärkers 3 kommt von einem Multiplizierer 5, dessen Eingangsgrößen sind einerseits eine dem Strom I proportionale Größe und andererseits eine dem Widerstandswert R des Stellgliedes 1 entsprechende Größe. Die Eingabe des Widerstandswertes R erfolgt wiederum durch eine digitale Ansteuerung 7 über einen Digital/Analog-Wandler 6. LeerseiteThe control circuit works with the voltage U as the controlled variable and feeds this to a differential amplifier 3. The second input variable of the differential amplifier 3 comes from a multiplier 5, whose input variables are on the one hand a dem Current I a proportional quantity and on the other hand one of the resistance value R of the actuator 1 corresponding size. The input of the resistance value R is done again by a digital control 7 via a digital / analog converter 6. Blank page

Claims

A N S P R tf C H E rn (12 Electronic resistor with a control circuit, to which an actuator belongs, whose resistance value is determined by a manipulated variable which is formed from the difference between a controlled variable and a reference variable, characterized in that a differential amplifier (3) generates the manipulated variable and a current / voltage converter (2) is connected in series with the actuator (1), the converts the current flowing through the actuator (1) into a proportional voltage and one corresponding to the resistance value (R) which the actuator (1) is to assume analog variable is supplied to the control circuit and that the controlled variable a) with the help a divider (4) from the ratio of the one falling across the electronic resistor Voltage (U) to which the actuator (1) flowing current (I) is formed and the analog variable corresponding to the resistance value (R) is used as a reference variable or b) is formed by the current (I) flowing through the actuator (1) and a divider (4) generates the reference variable by dividing two variables, where the dividend is formed from the voltage (U) dropping across the electronic resistor and the analog value corresponding to the resistance value (R) serves as a divisor or c) formed by the voltage (U) dropping across the electronic resistor and a multiplier (5) generates the reference variable from the product of two variables, from which one of the current flowing through the actuator (1) (I) is proportional and the other is the analog corresponding to the resistance value (R) Size is.

2. Electronic resistor according to claim 1, characterized in that that corresponds to the resistance value (R) that the actuator (1) should assume analog variable is generated with the aid of a digital control (7), with an interposed Digital / analog converter (6) ensures conversion into an analog variable.

3. Electronic resistor according to claim 1 or 2, characterized in that that the actuator (1) is formed by a field effect transistor whose gate " at the output of the differential amplifier (3) and between the drain and source set resistance (R) arises.

4. Electronic resistor according to one of the preceding claims, characterized in that the digital / analog converter (6) and the multiplier (5) or the digital / analog converter (6) and the divider (4) in a common integrated circuit are summarized.

5. Electronic resistor according to one of the preceding claims, characterized in that the voltage (U) and the current (I) flowing through the steep member (1) from an external voltage source, preferably the output of a measuring device or a measuring voltage source.