DE3806058C2

DE3806058C2 -

Info

Publication number: DE3806058C2
Application number: DE19883806058
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Dipl.-Ing. 8501 Eckenhaid De Kettschau
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1988-02-26
Filing date: 1988-02-26
Publication date: 1991-05-08
Also published as: DE3806058A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zur Messung des Wider standes eines Meßobjektes nach dem Ober begriff des Anspruchs 1.The invention relates to a measuring device for measuring the cons level of a test object according to the waiter Concept of claim 1.

Eine solche Meßvorrichtung zur Messung des Widerstandes ist z. B. aus dem Aufsatz "Lineares Ohm-Meter" von Helmut Schubert, Funkschau 1973, Heft 18, Seite 713 ff., be kannt. Zur Messung des Widerstandes eines Meßobjektes wird das Meßobjekt an eine Stromquelle angeschlossen, welche einen von der Belastung unabhängigen konstanten Strom liefert. Der Spannungsabfall über dem Meßobjekt ist hierbei proportional zum Widerstandswert des Meßobjektes und dem Konstantstrom.Such a measuring device for measuring the resistance is e.g. B. from the article "Linear Ohm Meter" by Helmut Schubert, Funkschau 1973, Issue 18, page 713 ff., Be knows. For measuring the resistance of a measuring object the test object is connected to a power source, which is a constant independent of the load Supplies electricity. The voltage drop across the device under test is proportional to the resistance of the test object and the constant current.

Die mit einer solchen Schaltungsanordnung versehenen Meß vorrichtungen liefern bei der Messung von reinen ohmschen Widerständen zufriedenstellende Ergebnisse. Liegt in Rei he zum Meßobjekt jedoch ein weiteres Bauelement, so er hält man den Gesamtwiderstandswert der Reihenschaltung. Weist das in Reihe zum Meßobjekt liegende Bauelement nichtlineare Eigenschaften auf, so ist der Widerstands wert der Reihenschaltung vom Betrag und evtl. von der Stromrichtung des Meßstroms abhängig. Häufig soll jedoch nur der Anteil des Widerstandswertes des Meßobjektes ge messen werden. Hierzu könnte bspw. das im Meßkreis lie gende Bauelement während der Messung kurzgeschlossen wer den. Eine solche Vorgehensweise erweist sich jedoch dann als undurchführbar, wenn das Bauelement unzugänglich ist, wie z. B. bei der Messung des Schleifenwiderstandes eines Fernmeldekabels, welches eine Entkopplungsdiode an weit entfernt liegender Stelle enthält, oder das Kurzschließen des betreffenden Bauelementes aus anderen technischen Gründen unzulässig ist.The measuring provided with such a circuit arrangement devices provide when measuring pure ohmic Resist satisfactory results. Is in Rei However, he added another component to the test object you keep the total resistance value of the series connection. Indicates the component in series with the measurement object nonlinear properties, so is the resistance value of the series connection of the amount and possibly of the Current direction of the measuring current depends. Often, however, should only the proportion of the resistance value of the measurement object ge will measure. For example, this could lie in the measuring circuit component short-circuited during the measurement the. However, such an approach then proves as impracticable if the component is inaccessible, such as B. in the measurement of the loop resistance Telecommunication cable, which has a decoupling diode remote location, or shorting of the component concerned from other technical Is inadmissible.

Aus der DE-AS 12 81 565 ist hierzu eine Ohmmeterschaltung mit einen Spannungsmesser linearer Skalenteilung, beruhend auf der Erfassung des bei einem vorgegebenen, durch eine Regelschaltung erzeugten, Kon stantstroms am Prüfling auftretenden Spannungsabfalles bekannt, bei dem in Reihe mit dem Prüfling ein Hilfswi derstand liegt. Mittels eines Spannungsteilers wird eine Gegenspannung erzeugt, welche der über dem Hilfswider stand abfallenden Spannung entspricht. Die an dem zu messenden Widerstand und an dem Hilfswiderstand abfallende Gesamtspannung wird mit der Gegenspannung in Reihe ge schaltet und die verbleibende Differenzspannung ist einem Drehspulvoltmeter zugeführt.From DE-AS 12 81 565 there is one Ohmmeter circuit with a voltmeter linear Scale division, based on the acquisition of the one predetermined, generated by a control circuit, Kon current at the test specimen occurring voltage drop known, in which an auxiliary wi the state is. Using a voltage divider Counter voltage generated, which of the over the auxiliary resistor voltage drop. The one to be measured Resistance and falling at the auxiliary resistance Total voltage is in series with the counter voltage switches and the remaining differential voltage is one Moving coil voltmeter supplied.

Des weiteren ist aus der DE-AS 23 40 158 eine Schaltungsanordnung zur Fernmessung von Widerständen bekannt, bei der der Meßwiderstand über drei Leiter mit einer Meßschaltung verbunden ist. Der mit einem Festwiderstand in Reihe geschaltete Meßwi derstand wird aus einem ersten Differenzverstärker ge speist, an dessen einem Eingang eine Differenzspannung und an dessen anderem Eingang der Spannungsabfall über dem Festwiderstand als Rückführspannung liegt. Die Aus gangsgröße des ersten Differenzverstärkers steuert eine erste Stromquelle, aus der dem Meßwiderstand über den einen Leiter ein Speisestrom zu- und über den anderen Leiter und den Festwiderstand sowie über den dritten Leiter und einen von der Ausgangsgröße eines zweiten Differenz verstärkers gespeisten steuerbaren Widerstand zurück fließt. An dem einen Eingang des zweiten Differenzver stärkers liegt die über den Festwiderstand abfallende Spannung und an dem anderen Eingang die an einem weiteren Widerstand abfallende Spannung. Der Widerstand wird aus einer ebenfalls vom Differenzverstärker gesteuerten zweiten Stromquelle derart gespeist, daß die Ströme in den rückführenden Leitern gleich sind.Furthermore, from the DE-AS 23 40 158 a circuit arrangement for remote measurement known from resistors at which the measuring resistor is connected to a measuring circuit via three conductors. The measuring wi connected in series with a fixed resistor the state is ge from a first differential amplifier feeds a differential voltage at one input and at its other input the voltage drop across the fixed resistance as the feedback voltage. The out output variable of the first differential amplifier controls one first current source from which the measuring resistor via one Conduct a supply current to and over the other conductor and the fixed resistor as well as via the third conductor and one from the output of a second difference amplifier-fed controllable resistor flows. At one input of the second difference ver The drop across the fixed resistor is stronger Voltage and at the other input to another Resistance falling voltage. The resistance is out a second, also controlled by the differential amplifier Power source fed so that the currents in the returning leaders are the same.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Meßvorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestal ten, daß bei Meßobjekten, zu denen in Reihe ein weiteres Bauelement liegt, der Widerstandswert des Meßobjektes auf möglichst einfache Weise ohne großen Schaltungsaufwand gemessen werden kann.The object of the present invention is a Ausgestal measuring device of the type mentioned ten that in the case of measuring objects, to which another in series Component is, the resistance value of the test object as simple as possible without great circuitry can be measured.

Diese Aufgabe wird bei einer Meßvorrichtung der eingangs genannten Arterfindung gemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved in a measuring device of the type mentioned at the beginning solved by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are in the Subclaims specified.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung darge stellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und er läutert.The invention is based on a Darge in the drawing presented embodiment described in more detail and he purifies.

Die Meßvorrichtung besteht aus einer Halbleiterschal tungsanordnung, welche von einem ersten Pol +V einer ersten Be triebsspannungsquelle mit einer gegenüber Bezugspotential positiven Betriebsspannung und von einem zweiten Pol -V einer zweiten Betriebsspannungsquelle mit einer gegenüber Bezugs potential negativen Betriebsspannung versorgt wird.The measuring device consists of a semiconductor scarf arrangement, which of a first pole + V of a first loading drive voltage source with a reference potential positive operating voltage and from a second pole -V a second operating voltage source with a reference potential negative operating voltage is supplied.

Eine erste Konstantstromquelle ist in bekannter Weise aus einem ersten Transistor T 1, einer ersten Zenerdiode D 1 und einem ersten Emitterwiderstand R 1 gebildet. Zwischen der Basis des ersten Transistors und dem positiven Pol +V der Betriebsspannungsquelle liegt die erste Zenerdio de D 1, zwischen dem Emitter des ersten Transistors T 1 und dem positiven Pol +V der Betriebsspannungsquelle der er ste Emitterwiderstand. Die Anode dieser Zenerdiode D 1, welche mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist, ist mit einer Reihenschaltung aus einem Vorwider stand R 3 und mit einer ebenfalls in Sperrichtung gepolten zweiten Zenerdiode D 2 mit dem negativen Pol -V der Be triebsspannungsquelle verbunden. Der durch die Zenerdio den fließende Strom erzeugt über den Zenerdioden jeweils eine konstante Spannung entsprechend deren Zenerspan nung. Im Ausführungsbeispiel sind die Zenerdioden so ge wählt, daß ihre Zenerspannungen übereinstimmen. Der Aus gang der ersten Konstantstromquelle T 1, D 1, R 1 ist der Kollektor des ersten Transistors T 1, welcher an eine er ste Ausgangsklemme A der Meßvorrichtung geführt ist.A first constant current source is formed in a known manner from a first transistor T 1 , a first Zener diode D 1 and a first emitter resistor R 1 . Between the base of the first transistor and the positive pole + V of the operating voltage source is the first Zenerdio de D 1 , between the emitter of the first transistor T 1 and the positive pole + V of the operating voltage source the first emitter resistor. The anode of this Zener diode D 1 , which is connected to the base of the first transistor, was connected to a series circuit comprising a series resistor R 3 and a reverse Zener diode D 2, also polarized in the reverse direction, to the negative pole -V of the operating voltage source. The current flowing through the Zener diodes generates a constant voltage across the Zener diodes in accordance with their Zener voltage. In the exemplary embodiment, the Zener diodes are selected so that their Zener voltages match. From the output of the first constant current source T 1 , D 1 , R 1 is the collector of the first transistor T 1 , which is led to an output terminal A of the measuring device.

An der ersten Anschlußklemme A und einer zweiten, mit Be zugspotential verbundenen Anschlußklemme C ist eine Rei henschaltung aus einem Meßobjekt R und einem hierzu in Reihe liegendem Bauelement angeschlossen. Im Ausführungs beispiel wurde als in Reihe zum Meßobjekt liegendes Bau element eine Diode D gewählt.At the first connection terminal A and a second, with Be Terminal C connected to a potential with tension is a Rei circuit from a measurement object R and a test object in Row connected component connected. In execution example was as a building in line with the object to be measured element selected a diode D.

Zwischen der ersten Ausgangsklemme A und einer Meßklem me B ist ein zweites Bauelement D 3 angeschlossen. Der Spannungsabfall über diesem zweiten Bauelement soll den Spannungsabfall über dem in Reihe zum Meßobjekt liegenden ersten Bauelement D kompensieren. Besonders vorteilhaft ist es hierzu, das zweite Bauelement D 3 so zu wählen, daß es in seinen elektrischen Eigenschaften mit dem in Reihe zum Meßobjekt liegenden ersten Bauelement D überein stimmt. Da im Ausführungsbeispiel das erste Bauelement D eine Diode ist, wurde als zweites Bauelement D 3 eine Dio de, im folgenden als Kompensationsdiode bezeichnet, ge wählt, welche vom gleichen Typ wie die das erste Bauele ment verkörpernde Diode D ist. Liegen andere Bauelemente in Reihe zum Meßobjekt, z.B. ein Varistor, so sind vor zugsweise anstelle der Kompensationsdiode D 3 entsprechend gleichartige Bauelemente einzusetzen.A second component D 3 is connected between the first output terminal A and a measuring terminal B. The voltage drop across this second component is intended to compensate for the voltage drop across the first component D lying in series with the test object. To this end, it is particularly advantageous to choose the second component D 3 such that its electrical properties match the first component D lying in series with the measurement object. Since in the exemplary embodiment the first component D is a diode, a dio de, hereinafter referred to as a compensation diode, was selected as the second component D 3 , which is of the same type as the diode D embodying the first component. If other components are in series with the measurement object, for example a varistor, corresponding components of the same type are to be used instead of the compensation diode D 3 .

Die Kompensationsdiode D 3 ist so angeschlossen, daß deren Durchlaßrichtung bezogen auf die erste Anschlußklemme A mit der Durchlaßrichtung der in Reihe zum Meßobjekt R liegenden Diode D übereinstimmt. Im Ausführungsbeispiel ist deshalb die Kathode der Kompensationsdiode D 3 mit der Meßklemme B verbunden. Die Meßklemme B ist für den An schluß eines Spannungsmessers zwischen dieser Klemme und Bezugspotential vorgesehen.The compensation diode D 3 is connected in such a way that its forward direction with respect to the first connection terminal A corresponds to the forward direction of the diode D lying in series with the test object R. In the exemplary embodiment, the cathode of the compensation diode D 3 is therefore connected to the measuring terminal B. The measuring terminal B is provided for the connection to a voltmeter between this terminal and reference potential.

Die Meßklemme B ist mit dem Kollektor eines zweiten Tran sistors T 2 verbunden. Der Kollektor des zweiten Transis tors T 2 bildet den Eingang einer zweiten Konstantstrom quelle. Diese zweite Stromquelle besteht aus dem zweiten Transistor T 2, einem zwischen Emitter des zweiten Tran sistors T 2 und dem negativen Pol -V der Spannungsquelle liegenden zweiten Ermitterwiderstand R 2 und der zweiten Zenerdiode D 2, deren Kathode mit der Basis des zweiten Transistors T 2 verbunden ist. Während der erste Transis tor T 1 vom Leitungstyp pnp ist, ist der zweite Transis tor T 2 vom Leitungstyp npn. Durch den komplementären Auf bau der beiden Konstantstromquellen wirkt die erste Kon stantstromquelle T 1, D 1, R 1 bezogen auf die technische Stromrichtung tatsächlich als Stromquelle, die zweite Konstantstromquelle T 2, D 2, R 2 hingegen als Stromsenke.The measuring terminal B is connected to the collector of a second transistor T 2 . The collector of the second transistor T 2 forms the input of a second constant current source. This second current source consists of the second transistor T 2 , a second emitter resistor R 2 lying between the emitter of the second transistor T 2 and the negative pole -V of the voltage source and the second Zener diode D 2 , the cathode of which is based on the second transistor T 2 connected is. While the first transistor T 1 is of the pnp line type, the second transistor T 2 is of the npn line type. Due to the complementary construction of the two constant current sources, the first constant current source T 1 , D 1 , R 1 actually acts in relation to the technical current direction as a current source, the second constant current source T 2 , D 2 , R 2, however, as a current sink.

Im Ausführungsbeispiel ist der Widerstandswert des zwei ten Emitterwiderstandes R 2 so gewählt, daß sein Wider standswert das Doppelte des Widerstandswertes des ersten Emitterwiderstandes R 1 beträgt. Wegen der gleich gewähl ten Zenerspannungen der beiden Zenerdioden D 1 und D 2 ent spricht der von der zweiten Konstantstromquelle T 2, D 2, R 2 aufgenommene Strom I 2 aufgrund dieser Dimensionierung der Emitterwiderstände R 1, R 2 genau der Hälfte des von der ersten Konstantstromquelle T 1, D 1, R 1 abgegebenen Stroms I 1. Dies hat den Vorteil, daß der andere von der ersten Anschlußklemme A über die Diode D und dem in Reihe liegenden Meßobjekt R zu der mit Bezugspotential verbun denen Anschlußklemme C fließende Strom I=I 1-I 2 genau der Hälfte des Stroms I 1 der ersten Konstantstromquelle T 1, D 1, R 1 entspricht. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der durch die Kompensationsdiode D 3 fließende Strom I 3=I 2 genauso groß ist, wie der durch das Meßobjekt fließende Meßstrom I. Da die Kompensationsdiode D 3 so gewählt ist, daß sie in ihren elektrischen Eigenschaften den elektri schen Eigenschaften der in Reihe zum Meßobjekt R liegen den Diode D entspricht, so sind die Spannungsabfälle über beiden Dioden gleich groß, da die jeweils durch die bei den Dioden D und D 3 fließenden Ströme I und I 3 gleich groß sind. Dies hat den Vorteil, daß die zwischen der Meßklemme B und der mit Bezugspotential verbundenen Aus gangsklemme C abgreifbare Spannung U 2 genau der Span nung U 1 entspricht, welche über dem Meßobjekt R abfällt.In the exemplary embodiment, the resistance value of the two-th emitter resistor R 2 is chosen so that its resistance value is twice the resistance value of the first emitter resistor R 1 . Because of the equal gewähl th zener voltages of the two Zener diodes D 1 and D 2 ent, the current I 2 received by the second constant current source T 2, D 2, R 2 speaks a result of this dimensioning of the emitter resistors R 1, R 2 exactly half of the first of the Constant current source T 1 , D 1 , R 1 delivered current I 1 . This has the advantage that the other of the first connection terminal A via the diode D and the test object R lying in series to the connection C connected to reference potential flowing current I = I 1 -I 2 exactly half of the current I 1 of the first Constant current source T 1 , D 1 , R 1 corresponds. In this way it is ensured that the current flowing through the compensation diode D 3 I 3 = I 2 is just as large as the measuring current flowing through the measurement object I. Since the compensation diode D 3 is chosen so that its electrical properties match the electri The properties of the diode D in series with the measurement object R correspond to the voltage drops across the two diodes are the same, since the currents I and I 3 flowing through the diodes D and D 3 are the same. This has the advantage that the voltage U 2 which can be tapped between the measuring terminal B and the output terminal C connected to the reference potential corresponds exactly to the voltage U 1 which drops across the measurement object R.

Da der Meßstrom bekannt ist kann der Widerstandswert des im Meßkreis liegenden Meßobjektes R aus dem Quotienten der zwischen Meßklemme B und Bezugspotential gemessenen Spannung U 2 und dem Meßstrom I berechnet werden oder durch Anschluß eines Spannungsmeßgerätes direkt angezeigt werden.Since the measuring current is known, the resistance value of the measuring object R lying in the measuring circuit can be calculated from the quotient of the voltage U 2 measured between measuring terminal B and the reference potential and the measuring current I or can be displayed directly by connecting a voltage measuring device.

Ein zwischen der Meßklemme B und Bezugspotential ange schlossener Spannungsmesser verursacht infolge seines endlichen Innenwiderstandes einen zusätzlichen Strom durch die Kompensationsdiode D 3. Der Spannungsabfall über der Kompensationsdiode D 3 entspricht deshalb nicht exakt dem Spannungsabfall über der in Reihe zum Meßobjekt lie genden Diode D. Hierdurch ist das Meßergebnis U 2 gering fügig verfälscht. Es ist daher vorteilhaft, den zweiten Emitterwiderstand R 2 der zweiten Konstantstromquelle T 2, D 2, R 2 so zu bemessen, daß die Summe des durch die zweite Stromquelle T 2, D 2, R 2 fließenden Stroms I 2 und des durch den Innenwiderstand des Spannungsmessers fließenden Stroms genau dem durch das Meßobjekt R fließenden Strom I entspricht, wodurch gewährleistet wird, daß der durch die Kompensationsdiode D 3 fließende Strom I 3 wieder exakt dem durch das Meßobjekt und der in Reihe zu diesem liegenden Diode D fließenden Strom I entspricht. Hierzu ist es wei terhin vorteilhaft, den zweiten Emitterwiderstand als veränderbaren Widerstand auszuführen, so daß mit Hilfe des zweiten Emitterwiderstandes R 2 Bauteiltoleranzen, bzw. verschiedene Innenwiderstände, von angeschlossenen Spannungsmessern ausgeglichen werden können.A between the measuring terminal B and reference potential is connected voltmeter causes an additional current through the compensation diode D 3 due to its finite internal resistance. The voltage drop across the compensation diode D 3 therefore does not correspond exactly to the voltage drop across the diode D lying in series with the test object. As a result, the measurement result U 2 is slightly falsified. It is therefore advantageous, the second emitter resistor R2 of the second constant current source T 2, D 2, R 2 should be such that the sum of the current flowing through the second current source T 2, D 2, R 2 current I 2 and by the internal resistance the current flowing through the DUT R current I corresponds exactly to the voltage meter current flowing, thereby ensuring that the current flowing through compensation diode D 3 current I 3 again exactly corresponds with the measuring object flowing in series to this lying diode D power and I. For this purpose, it is also advantageous to design the second emitter resistor as a variable resistor, so that with the help of the second emitter resistor R 2 component tolerances or different internal resistances can be compensated for by connected voltmeters.

Claims

1. Measuring device for measuring the resistance of a measuring object, which is in series with a first component and forms a measuring branch with this, with a first constant current source for impressing a first current and with a second component, via which a counter voltage can be tapped, one between the voltage drop across the measuring branch and the counter voltage voltage difference that can be tapped provides a voltage proportional to the resistance value of the test object, characterized in that the second component (D 3 ) is arranged in a current branch parallel to the measuring branch (D, R) and these two Current branches of the first current (I 1 ) is supplied and that in series with the second component (D 3 ), the nonlinear electrical properties of which correspond essentially to those of the first component (D), a second constant current source (D 2 , T 2 , R 2 ) which is half the current ( 32 ) as the first constant current source (D 1 , T 1 , R 1 ) delivers.

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the first constant current source from a first transistor (T 1 ) with a first emitter (R 1 ) and the second constant current source from a second transistor (T 2 ) with a second emitter resistor (R 2 ) are formed, the transistors (T 1 , T 2 ) being of different conductivity types.

3. Measuring device according to claim 2, characterized in that the value of the second emitter resistor (R 2 ) is twice the value of the first emitter resistor (R 1 ).