RU106384U1 - VOLTAGE RESISTANCE CONVERTER - Google Patents

VOLTAGE RESISTANCE CONVERTER Download PDF

Info

Publication number
RU106384U1
RU106384U1 RU2011100233/28U RU2011100233U RU106384U1 RU 106384 U1 RU106384 U1 RU 106384U1 RU 2011100233/28 U RU2011100233/28 U RU 2011100233/28U RU 2011100233 U RU2011100233 U RU 2011100233U RU 106384 U1 RU106384 U1 RU 106384U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
amplifier
input
resistor
resistance
Prior art date
Application number
RU2011100233/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Анатольевич Антипов
Владимир Петрович Мелёхин
Вероника Витальевна Третьякова
Антон Павлович Чехов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет"
Priority to RU2011100233/28U priority Critical patent/RU106384U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU106384U1 publication Critical patent/RU106384U1/en

Links

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

Преобразователь сопротивления в напряжение, содержащий источник опорного напряжения, выход которого через последовательно соединенные первый инвертирующий усилитель и ключ соединен с первым входом первого суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом второго инвертирующего усилителя, вход которого соединен с первым выводом эталонного резистора и через коммутатор - с первой клеммой для подключения преобразуемого резистора, выход первого суммирующего усилителя соединен с входом цифроаналогового преобразователя, управляющие входы которого соединены с шиной управления и управляющим входом ключа, отличающийся тем, что в него введены два масштабирующих усилителя, третий инвертирующий усилитель, управляемый делитель напряжения и второй суммирующий усилитель, выход которого является выходом устройства, а входы второго суммирующего усилителя соединены соответственно с выходом второго инвертирующего усилителя и выходом управляемого делителя напряжения, вход которого через третий инвертирующий усилитель соединен с первой клеммой для подключения преобразуемого резистора, управляющий вход управляемого делителя напряжения соединен с шиной управления, при этом первый масштабирующий усилитель включен между выходом цифроаналогового преобразователя и второй клеммой для подключения преобразуемого резистора, а второй масштабирующий усилитель включен между выходом источника опорного напряжения и вторым выводом эталонного резистора. A resistance to voltage converter containing a reference voltage source, the output of which through a series-connected first inverting amplifier and a key is connected to the first input of the first summing amplifier, the second input of which is connected to the output of the second inverting amplifier, the input of which is connected to the first output of the reference resistor and through the switch - with the first terminal for connecting the convertible resistor, the output of the first summing amplifier is connected to the input of the digital-to-analog converter, the leveling inputs of which are connected to the control bus and the control input of the key, characterized in that two scaling amplifiers, a third inverting amplifier, a controlled voltage divider and a second summing amplifier, the output of which is the output of the device, are inserted into it, and the inputs of the second summing amplifier are connected respectively to the output the second inverting amplifier and the output of a controlled voltage divider, the input of which through the third inverting amplifier is connected to the first terminal for connecting of the resistor being formed, the control input of the controlled voltage divider is connected to the control bus, while the first scaling amplifier is connected between the output of the digital-analog converter and the second terminal for connecting the converted resistor, and the second scaling amplifier is connected between the output of the reference voltage source and the second output of the reference resistor.

Description

Полезная модель относится к устройствам автоматического преобразования активных сопротивлений в напряжение.The invention relates to devices for automatically converting active resistances into voltage.

Известны преобразователи сопротивления в напряжение, построенные на основе линейной зависимости падения напряжения от сопротивления на постоянном токе. Построенные таким образом преобразователи при качественном стабилизаторе тока обладают высокими техническими характеристиками (2). Однако при преобразовании приращения сопротивления в напряжение, пропорциональное приращению сопротивления относительно его начального значения, эти устройства обладают небольшим выходным диапазоном и вследствие этого низкими метрологическими характеристиками.Known converters of resistance to voltage, built on the basis of a linear dependence of the voltage drop on the resistance to direct current. Converters constructed in this way with a high-quality current stabilizer have high technical characteristics (2). However, when converting the increment of resistance to voltage proportional to the increment of resistance relative to its initial value, these devices have a small output range and, as a result, low metrological characteristics.

Известен преобразователь сопротивления в напряжение с компенсацией начального значения преобразуемого сопротивления, содержащий источник опорного напряжения, подсоединенный через резистор к инвертирующему входу операционного усилителя, в отрицательной обратной связи которого находится резистор с изменяемым сопротивлением, на не инвертирующий вход операционного усилителя подсоединены своей общей точкой два последовательно соединенных резистора, один из которых своим вторым выводом соединен с источником опорного напряжения, а другой - с земляной шиной. Этот делитель опорного напряжения компенсирует напряжение на выходе операционного усилителя, соответствующее начальному значению изменяемого сопротивления (3). Недостатком этого устройства является малый уровень и небольшой диапазон выходного сигнала.A known resistance to voltage converter with compensation of the initial value of the converted resistance, comprising a reference voltage source connected through a resistor to an inverting input of an operational amplifier, in the negative feedback of which is a resistor with a variable resistance, two series-connected to its non-inverting input of an operational amplifier resistors, one of which is connected to the voltage reference source by its second output, and Gentile - to earth ground. This reference voltage divider compensates for the voltage at the output of the operational amplifier, corresponding to the initial value of the variable resistance (3). The disadvantage of this device is the low level and small range of the output signal.

Известен преобразователь сопротивления в напряжение с введением в преобразователь двух резисторов (4), за счет чего увеличивается диапазон представления выходного сигнала, но в области малых сопротивлений он недостаточно компенсирует влияние переходных сопротивлений коммутирующих элементов.A known converter of resistance to voltage with the introduction of two resistors in the converter (4), due to which the range of the output signal is increased, but in the region of low resistances it does not sufficiently compensate for the effect of the transient resistances of the switching elements.

Цель полезной модели - снижение погрешности преобразования в области малых сопротивлений - достигается путем исключения влияния переходных сопротивлений коммутирующих элементов и подводящих проводов. Преобразователь (фиг.1) содержит источник 3 опорного напряжения, инвертирующие усилители 4, 10 и 13, суммирующие усилители 7 и 15, ключ 9, цифроаналоговый преобразователь 8, масштабирующие усилители 16 и 17, управляемый делитель 14 напряжения, эталонный резистор 2 и клеммы 5 и 6 для подключения преобразуемого резистора.The purpose of the utility model is to reduce the conversion error in the field of low resistances - by eliminating the influence of transition resistance of the switching elements and the supply wires. The Converter (figure 1) contains a reference voltage source 3, inverting amplifiers 4, 10 and 13, summing amplifiers 7 and 15, a key 9, a digital-to-analog converter 8, scaling amplifiers 16 and 17, a controlled voltage divider 14, a reference resistor 2 and terminals 5 and 6 to connect the convertible resistor.

Полезная модель относится к автоматическому преобразованию активных сопротивлений в постоянное напряжение и может быть использована в системах автоматического контроля, измерителях параметров радиоэлементов.The utility model relates to the automatic conversion of active resistances into direct voltage and can be used in automatic control systems, radio element meters.

Цель полезной модели - снижение погрешности преобразования малых сопротивлений за счет снижения влияния переходных сопротивлений коммутирующих ключей.The purpose of the utility model is to reduce the error in the conversion of low resistances by reducing the influence of transient resistances of the switching keys.

На фиг.1 изображена схема преобразователя. Преобразователь содержит преобразуемый резистор 1 (Rx=Rn+ΔRX), эталонный резистор 2 (R0), источник 3 опорного напряжения (U0), второй инвертирующий усилитель 4 (с большим коэффициентом усиления), клеммы 5 и 6 для подключения преобразуемого резистора, суммирующий усилитель 7, цифроаналоговый перемножающий преобразователь 8 (ЦАП), ключ 9, первый инвертирующий усилитель 10 с коэффициентом передачи, равным единице, шину 11 управления, переходное сопротивление 12 коммутатора, третий инвертирующий усилитель 13 (с коэффициентом передачи, равным единице), цифроаналоговый делитель 14 напряжения (ЦАП), суммирующий усилитель 15, масштабирующие усилители 16 и 17, переходное сопротивление 18-22 коммутатора. При этом RN - номинальное значение сопротивления, ΔRX - отклонение сопротивления контролируемого резистора от номинального значения.Figure 1 shows a diagram of the Converter. The converter contains a convertible resistor 1 (R x = R n + ΔR X ), a reference resistor 2 (R 0 ), a reference voltage source 3 (U 0 ), a second inverting amplifier 4 (with a high gain), terminals 5 and 6 for connection convertible resistor, summing amplifier 7, digital-to-analog multiplying converter 8 (DAC), key 9, first inverting amplifier 10 with transmission coefficient equal to one, control bus 11, transition resistance 12 of the switch, third inverting amplifier 13 (with transmission coefficient equal to unity) , c froanalogovy voltage divider 14 (DAC), a summing amplifier 15, and scaling amplifiers 16, 17, 18-22, transfer resistance of the switch. Moreover, R N is the nominal value of the resistance, ΔR X is the deviation of the resistance of the controlled resistor from the nominal value.

Первый вывод преобразуемого резистора 1 через один из контактов с переходным сопротивлением 12 подключен к точке соединения первого вывода эталонного резистора 2 с входом инвертирующего усилителя 4, второй вывод преобразуемого резистора 1 подключается к входу инвертирующего усилителя 13, который, в свою очередь, через управляемый делитель 14 напряжения подключен к первому входу суммирующего усилителя 15, его второй вход подключен к выходу инвертирующего усилителя 4, источник 3 опорного напряжения подключен к входу масштабирующего усилителя 17, выход которого подключен ко второму выводу эталонного резистора 2, кроме того, источник 3 опорного напряжения подключен к входу инвертирующего усилителя 10, который через ключ 9 подключен к первому входу суммирующего усилителя 7, к его второму входу подключен выход инвертирующего усилителя 4, выход суммирующего усилителя 7 через управляемый цифроаналоговый перемножающий преобразователь 8 подключен к входу масштабирующего усилителя 16, выход которого подключен к второму выводу преобразуемого резистора 1.The first output of the converted resistor 1 through one of the contacts with the transition resistance 12 is connected to the connection point of the first output of the reference resistor 2 with the input of the inverting amplifier 4, the second output of the converted resistor 1 is connected to the input of the inverting amplifier 13, which, in turn, through the controlled divider 14 voltage is connected to the first input of the summing amplifier 15, its second input is connected to the output of the inverting amplifier 4, the reference voltage source 3 is connected to the input of the scaling amplifier 17, the output of which is connected to the second output of the reference resistor 2, in addition, the reference voltage source 3 is connected to the input of the inverting amplifier 10, which is connected through the key 9 to the first input of the summing amplifier 7, the output of the inverting amplifier 4, the output of the summing output, is connected to its second input amplifier 7 through a controlled digital-to-analog multiplying converter 8 is connected to the input of the scaling amplifier 16, the output of which is connected to the second output of the converted resistor 1.

Преобразователь сопротивления в напряжение в режиме преобразования относительного отклонения сопротивления работает следующим образом.The resistance-to-voltage converter in the mode of converting the relative deviation of the resistance works as follows.

Ключ 9 замкнут, напряжение U0 от источника 3 подается на усилитель 10, имеющий коэффициент передачи - 1. Напряжения - U0 и Up (где - D0 и Up - напряжения на выходах, соответственно, первого и второго инвертирующих усилителей) поступают на суммирующий усилитель 7, коэффициент передачи которого по каждому входу равен 1. На аналоговый вход цифроаналогового перемножающего преобразователя 8 подается сигнал U0-Up. Учитывая коэффициент К передачи ЦАП 8 и коэффициент K1 передачи масштабирующего усилителя 16, напряжение в точке 23 равноThe key 9 is closed, the voltage U 0 from the source 3 is supplied to the amplifier 10, having a transmission coefficient of 1. Voltages - U 0 and U p (where - D 0 and U p are the voltage at the outputs, respectively, of the first and second inverting amplifiers) are received to the summing amplifier 7, the transfer coefficient of which at each input is 1. The signal U 0 -U p is supplied to the analog input of the digital-to-analog multiplying converter 8. Given the transmission coefficient K of the DAC 8 and the transmission coefficient K 1 of the scaling amplifier 16, the voltage at point 23 is

U1=KK1(U0-Up).U 1 = KK 1 (U 0 -U p ).

Напряжение на резисторе R0 с учетом коэффициента К2 передачи масштабирующего усилителя 17 равноThe voltage across the resistor R 0 taking into account the transmission coefficient K2 of the scaling amplifier 17 is

U2=K2U0 U 2 = K 2 U 0

Полагая K1=К2=1,Putting K 1 = K 2 = 1,

Принимая во внимание то, что в данном режиме на входы ЦАП 8 и 14 подаются коды, линейно связанные с номиналом преобразуемого сопротивления RN, т.е. и данный код соответствует коэффициенту передачи для ЦАП 8 и , для ЦАП 14, можно записатьTaking into account the fact that in this mode codes are input to the DAC 8 and 14 inputs, which are linearly related to the nominal value of the converted resistance R N , i.e. and this code corresponds to the transmission coefficient for DAC 8 and , for DAC 14, you can write

гдеWhere

; ;

; ;

rK - переходное сопротивление коммутатора;r K is the switching resistance of the switch;

δ - относительное отклонение сопротивления RX.δ is the relative deviation of the resistance R X.

При k→∞ (коэффициент усиления второго инвертирующего усилителя 4) выражение (3) можно записатьAs k → ∞ (gain of the second inverting amplifier 4), expression (3) can be written

Следовательно, выходное напряжение преобразователя линейно зависит от относительного отклонения сопротивления.Therefore, the output voltage of the converter linearly depends on the relative deviation of the resistance.

В режиме преобразования абсолютного значения сопротивления ключ 9 разомкнут, напряжение от источника 3 через масштабирующий усилитель 17 с коэффициентом передачи К2 подается на резистор R0, тогдаIn the conversion mode of the absolute value of the resistance, the key 9 is open, the voltage from the source 3 through the scaling amplifier 17 with a transmission coefficient K 2 is supplied to the resistor R 0 , then

U2=K2U0 U 2 = K 2 U 0

Напряжение Up с усилителя 4 через усилитель 7, имеющий коэффициент передачи 1, поступает на ЦАП 8, который имеет коэффициент передачи К. С учетом коэффициента передачи K1 масштабирующего усилителя 16 напряжение в точке 23 равноThe voltage U p from the amplifier 4 through the amplifier 7 having a transmission coefficient of 1 is supplied to the DAC 8, which has a transmission coefficient K. Given the transmission coefficient K 1 of the scaling amplifier 16, the voltage at point 23 is

U1=KK1UP U 1 = KK 1 U P

Полагая K1=K2=1, получаютPutting K 1 = K 2 = 1, get

Принимая во внимание то, что в данном режиме на входы ЦАП 8 и 14 подается код N, при котором их коэффициенты передачи равны 1, с учетом (5) и (6) получаютTaking into account the fact that in this mode, the N code is supplied to the inputs of the DACs 8 and 14, at which their transmission coefficients are 1, taking into account (5) and (6), they get

гдеWhere

; ;

. .

При k→∞ выражение (7) можно записатьAs k → ∞, expression (7) can be written

следовательно, выходное напряжение линейно зависит от RX.therefore, the output voltage is linearly dependent on R X.

Таким образом, с помощью предлагаемого преобразователя за счет исключения влияния переходных сопротивлений контактов коммутирующих элементов можно снизить погрешность преобразования абсолютного значения сопротивления и относительного отклонения сопротивления в напряжение.Thus, using the proposed Converter, by eliminating the influence of transition resistance of the contacts of the switching elements, it is possible to reduce the error in converting the absolute value of the resistance and the relative deviation of the resistance into voltage.

Список литературыBibliography

1. Авторское свидетельство СССР №1193601, кл. G01R 27/02, опубл. 23.11.1985 г.1. USSR Copyright Certificate No. 1193601, class G01R 27/02, publ. 11/23/1985

2. Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л. Энергия, 1980, с.248.2. Gutnikov B.C. Integrated electronics in measuring devices. L. Energy, 1980, p. 248.

3. Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л. Энергоатомиздат, 1988, с.79-803. Gutnikov B.C. Integrated electronics in measuring devices. L. Energoatomizdat, 1988, p. 79-80

4. Патент RU №2028630, кл. G01R 27/00, опубл. 09.02.1995.4. Patent RU No. 2028630, cl. G01R 27/00, publ. 02/09/1995.

Claims (1)

Преобразователь сопротивления в напряжение, содержащий источник опорного напряжения, выход которого через последовательно соединенные первый инвертирующий усилитель и ключ соединен с первым входом первого суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом второго инвертирующего усилителя, вход которого соединен с первым выводом эталонного резистора и через коммутатор - с первой клеммой для подключения преобразуемого резистора, выход первого суммирующего усилителя соединен с входом цифроаналогового преобразователя, управляющие входы которого соединены с шиной управления и управляющим входом ключа, отличающийся тем, что в него введены два масштабирующих усилителя, третий инвертирующий усилитель, управляемый делитель напряжения и второй суммирующий усилитель, выход которого является выходом устройства, а входы второго суммирующего усилителя соединены соответственно с выходом второго инвертирующего усилителя и выходом управляемого делителя напряжения, вход которого через третий инвертирующий усилитель соединен с первой клеммой для подключения преобразуемого резистора, управляющий вход управляемого делителя напряжения соединен с шиной управления, при этом первый масштабирующий усилитель включен между выходом цифроаналогового преобразователя и второй клеммой для подключения преобразуемого резистора, а второй масштабирующий усилитель включен между выходом источника опорного напряжения и вторым выводом эталонного резистора.
Figure 00000001
A resistance to voltage converter containing a reference voltage source, the output of which is connected in series through the first inverting amplifier and the key is connected to the first input of the first summing amplifier, the second input of which is connected to the output of the second inverting amplifier, the input of which is connected to the first output of the reference resistor and through the switch - with the first terminal for connecting the convertible resistor, the output of the first summing amplifier is connected to the input of the digital-to-analog converter, the balancing inputs of which are connected to the control bus and the control input of the key, characterized in that two scaling amplifiers, a third inverting amplifier, a controlled voltage divider and a second summing amplifier, the output of which is the output of the device, and the inputs of the second summing amplifier are connected respectively to the output, are introduced into it the second inverting amplifier and the output of a controlled voltage divider, the input of which through the third inverting amplifier is connected to the first terminal for connecting of the resistor being formed, the control input of the controlled voltage divider is connected to the control bus, with the first scaling amplifier connected between the output of the digital-to-analog converter and the second terminal for connecting the converted resistor, and the second scaling amplifier connected between the output of the reference voltage source and the second output of the reference resistor.
Figure 00000001
RU2011100233/28U 2011-01-11 2011-01-11 VOLTAGE RESISTANCE CONVERTER RU106384U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011100233/28U RU106384U1 (en) 2011-01-11 2011-01-11 VOLTAGE RESISTANCE CONVERTER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011100233/28U RU106384U1 (en) 2011-01-11 2011-01-11 VOLTAGE RESISTANCE CONVERTER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU106384U1 true RU106384U1 (en) 2011-07-10

Family

ID=44740824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011100233/28U RU106384U1 (en) 2011-01-11 2011-01-11 VOLTAGE RESISTANCE CONVERTER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU106384U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7812589B2 (en) Modified current source (MCS) with seamless range switching
US7903008B2 (en) Source-measure unit based on digital control loop
US9385673B2 (en) Amplifier with offset compensation
WO2020253552A1 (en) High-precision resistor measurement system and method based on combination of differential method and proportional method
US8797025B2 (en) Compensation methods for digital source-measure-units (SMUs)
CN102832946B (en) Digital to analog converter
CN106918795B (en) Precision resister calibration system based on FPGA and the resistance calibrating method using system realization
WO2018206438A1 (en) Analog-to-digital converter, measurement arrangement and method for analog-to-digital conversion
CN104779958B (en) amplification system
US11057047B2 (en) Ratiometric gain error calibration schemes for delta-sigma ADCs with capacitive gain input stages
CN107037760B (en) A kind of input current type artifical resistance device and resistance control method
US11057048B2 (en) Ratiometric gain error calibration schemes for delta-sigma ADCs with programmable gain amplifier input stages
RU106384U1 (en) VOLTAGE RESISTANCE CONVERTER
US20160181797A1 (en) Solar array simulation using common power supplies
CN108459646B (en) Constant resistance control loop
WO2014097747A1 (en) Weak current measuring device
CN102884723B (en) There is the current-to-voltage convertor of current mirror, the input stage of amplifier and respective amplifier
CN102594276A (en) Gain calibration system for instrument amplifier and gain calibration method
CN104639173A (en) Arbitrary waveform generator direct-current calibrating method based on recursion theory
RU2586084C1 (en) Multi-channel converter of resistance of resistive sensors into voltage
RU2654905C1 (en) Device for converting the resistance changes into voltage
CN103064456B (en) Reaction type extra-high precision voltage source
CN103441766A (en) Circuit and method for embedded weak current conversion
RU2397500C1 (en) Resistance-to-voltage converter
RU2408136C1 (en) Functional digital-analog converter

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20110806