RU108853U1 - COMPLEX RESISTANCE METER WITH COMPENSATION OF PARASITIC PARAMETERS - Google Patents

COMPLEX RESISTANCE METER WITH COMPENSATION OF PARASITIC PARAMETERS Download PDF

Info

Publication number
RU108853U1
RU108853U1 RU2011117885/28U RU2011117885U RU108853U1 RU 108853 U1 RU108853 U1 RU 108853U1 RU 2011117885/28 U RU2011117885/28 U RU 2011117885/28U RU 2011117885 U RU2011117885 U RU 2011117885U RU 108853 U1 RU108853 U1 RU 108853U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
amplifier
input
complex resistance
summing
inverting
Prior art date
Application number
RU2011117885/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Анатольевич Антипов
Владислав Владимирович Казаков
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 RU2011117885/28U priority Critical patent/RU108853U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU108853U1 publication Critical patent/RU108853U1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

Измеритель комплексного сопротивления с компенсацией паразитных параметров, содержащий источник опорного напряжения переменного тока, эталонный резистор, три переключателя, операционный усилитель, фазовый детектор, фазосдвигающую цепь и вольтметр, отличающийся тем, что в него введены два инвертирующих усилителя с единичными коэффициентами передачи, корректирующий конденсатор и две параллельные емкости, подключенные параллельно соответственно измеряемому комплексному сопротивлению и эталонному резистору, двухвходовой суммирующий усилитель с регулируемыми коэффициентами передачи по каждому из входов, первый вход которого подключен через первый инвертирующий усилитель к первому зажиму для подключения измеряемого комплексного сопротивления, ко второму зажиму которого через корректирующий конденсатор подключен выход суммирующего усилителя, при этом второй вход суммирующего усилителя подключен через второй инвертирующий усилитель к переключающему контакту второго переключателя. A complex resistance meter with spurious compensation, containing an AC reference voltage source, a reference resistor, three switches, an operational amplifier, a phase detector, a phase-shifting circuit and a voltmeter, characterized in that two inverting amplifiers with unit transmission coefficients, a correction capacitor and two parallel capacitors connected in parallel respectively to the measured complex resistance and a reference resistor, two-input summing an amplifier with adjustable transfer coefficients for each of the inputs, the first input of which is connected through the first inverting amplifier to the first terminal for connecting the measured impedance, to the second terminal of which the output of the summing amplifier is connected through a correction capacitor, while the second input of the summing amplifier is connected through the second inverting amplifier to the switching contact of the second switch.

Description

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована для измерения составляющих емкостных и индуктивных объектов.The utility model relates to electrical engineering and can be used to measure the components of capacitive and inductive objects.

Известны устройства измерения комплексного сопротивления [1], основанные на измерении частоты сигнала высокочастотного генератора, в частотно-задающую цепь которого включен измеряемый элемент, мостовая модель измерения с последующим измерением напряжения в измерительной диагонали моста.Known devices for measuring the complex resistance [1], based on measuring the frequency of the signal of a high-frequency generator, in the frequency-setting circuit of which is included the measured element, a bridge measurement model with subsequent voltage measurement in the measuring diagonal of the bridge.

Известно устройство, основанное на измерении напряжения в средней точке делителя напряжения, образованного измеряемой емкостью и сопротивлением измерительного шунта [2]. Недостатками этих устройств является отсутствие компенсации паразитных параметров.A device based on measuring the voltage at the midpoint of a voltage divider formed by the measured capacitance and resistance of the measuring shunt [2]. The disadvantages of these devices is the lack of compensation for spurious parameters.

Известно устройство [3], позволяющее измерять составляющие комплексных сопротивлений, но с недостаточной точностью т.к. оно не предусматривает компенсацию паразитных параметров при измерении.A device [3] is known, which allows measuring the components of complex resistances, but with insufficient accuracy since it does not provide for compensation of spurious parameters during measurement.

Цель полезной модели - повышение точности измерения.The purpose of the utility model is to increase measurement accuracy.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого измерителя.Figure 1 shows the structural diagram of the proposed meter.

Измеритель содержит источник 1 опорного напряжения переменного тока, первый 2 и второй 3 переключатели, операционный усилитель (ОУ) 4, фазовый детектор 5, третий переключатель 6, фазосдвигающую цепь 7, вольтметр 8, первый 9 и второй 10 инвертирующие усилители с единичным коэффициентом усиления, двухвходовой суммирующий усилитель 11 с регулируемыми коэффициентами передачи по каждому из входов, корректирующий конденсатор 12, образцовый резистор 13 с параллельно подключенной паразитной емкостью Cn1, измеряемое комплексное сопротивление 14 с параллельно подключенной паразитной емкостью Сn2, первый 15 и второй 16 входные зажимы измерительной цепи. Первый вход суммирующего усилителя 11 подключен через первый инвертирующий усилитель 9 к первому зажиму 15 для подключения измеряемого комплексного сопротивления, ко второму зажиму 16 которого подключен через корректирующий конденсатор 12 выход суммирующего усилителя 11. Второй вход суммирующего усилителя 11 подключен через второй инвертирующий усилитель 10 к переключающему контакту второго переключателя 3.The meter contains an AC voltage reference source 1, first 2 and second 3 switches, an operational amplifier (op amp) 4, a phase detector 5, a third switch 6, a phase-shifting circuit 7, a voltmeter 8, the first 9 and second 10 inverting amplifiers with a unity gain, two-input summing amplifier 11 with adjustable transmission coefficients for each of the inputs, a correction capacitor 12, a model resistor 13 with a parallel parasitic capacitance C n1 , the measured complex resistance 14 with parallel a flush-connected parasitic capacitance C n2 , the first 15 and second 16 input terminals of the measuring circuit. The first input of the summing amplifier 11 is connected through the first inverting amplifier 9 to the first terminal 15 for connecting the measured impedance, to the second terminal 16 of which the output of the summing amplifier 11 is connected via a correction capacitor 12. The second input of the summing amplifier 11 is connected through a second inverting amplifier 10 to the switching contact second switch 3.

Для измерения емкостных объектов первый и второй переключатели устанавливаются в положение С, а для измерения индуктивных - в положение L.To measure capacitive objects, the first and second switches are set to position C, and for measuring inductive switches to position L.

В случае измерения составляющих емкостного объекта устройство работает следующим образом.In the case of measuring the components of a capacitive object, the device operates as follows.

Исходя из условий работы операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью (ОС) по напряжению, запишем уравнение токовBased on the operating conditions of the operational amplifier, covered by negative feedback (OS) voltage, we write the equation of currents

где - ток, протекающий по цепи ОС;Where - current flowing along the OS circuit;

- ток, протекающий по прямой цепи; - current flowing in a direct circuit;

- ток, протекающий через корректирующий конденсатор 12 (СK). - the current flowing through the correction capacitor 12 (C K ).

Запишем уравнение (1) как сумму токов, протекающих по всем ветвям, образованным элементами измерительной цепи и паразитными параметрами,We write equation (1) as the sum of the currents flowing along all branches formed by the elements of the measuring circuit and spurious parameters,

где - ток, протекающий через образцовый резистор;Where - current flowing through the reference resistor;

- ток, протекающий через паразитную емкость, параллельно подключенную к образцовому резистору; - current flowing through a stray capacitance connected in parallel to a model resistor;

- ток, протекающий через измеряемое комплексное сопротивление; - current flowing through the measured complex resistance;

ток, протекающий через паразитную емкость, параллельно подключенную к измеряемому комплексному сопротивлению. current flowing through a stray capacitance parallel to the measured complex resistance.

Подставляя в выражение (2) значения токов, получимSubstituting the values of currents into expression (2), we obtain

где - выходное напряжение операционного усилителя 4;Where - the output voltage of the operational amplifier 4;

R0 - сопротивление образцового резистора;R 0 is the resistance of the reference resistor;

ω - частота источника 1 опорного напряжения ω=2πf;ω is the frequency of the source 1 of the reference voltage ω = 2πf;

Cn1Cn2 - паразитные параметры;C n1 C n2 - spurious parameters;

Ck - емкость корректирующего конденсатора;C k is the capacity of the correction capacitor;

Zx - измеряемое комплексное сопротивление;Z x is the measured complex resistance;

R1, R2, R3 - сопротивления резисторов суммирующего усилителя 11.R 1 , R 2 , R 3 - resistance of the resistors of the summing amplifier 11.

Для компенсации паразитных параметров необходимо выполнение условийTo compensate for spurious parameters, it is necessary to fulfill the conditions

где - выходное напряжение источника 1;Where - output voltage of source 1;

- выходное напряжение операционного усилителя 4. - output voltage of the operational amplifier 4.

Из (3) и (4) получим значения коэффициентов передачи по первому и второму входам суммирующего усилителя 11From (3) and (4) we obtain the values of the transmission coefficients for the first and second inputs of the summing amplifier 11

С учетом выполнения условий (3) и (4) напряжение на выходе операционного усилителя 4 можно записатьGiven the fulfillment of conditions (3) and (4), the voltage at the output of the operational amplifier 4 can be written

При измерении мнимой составляющей (7) на управляющий вход фазового детектора 5 подается сигнал с источника 1 через фазосдвигающую цепь 7 и переключатель 6, который находится в положении X для измерения реактивной составляющей. Полученное напряжение, пропорциональное реактивной составляющей, измеряется вольтметром 8.When measuring the imaginary component (7), the signal from the source 1 is supplied to the control input of the phase detector 5 through the phase-shifting circuit 7 and the switch 6, which is in position X for measuring the reactive component. The resulting voltage, proportional to the reactive component, is measured with a voltmeter 8.

При измерении активной составляющей на управляющий вход фазового детектора 5 подается сигнал с источника 1 через переключатель 6, который устанавливается в положение R для измерения активной составляющей. Полученное напряжение также измеряется вольтметром 8.When measuring the active component, the signal from the source 1 is supplied to the control input of the phase detector 5 through the switch 6, which is set to the position R for measuring the active component. The resulting voltage is also measured with a voltmeter 8.

Для случая измерения индуктивных объектов, представленных последовательной схемой замещения, получим выражение баланса токов, подставляя для этого в выражение (2) значения токов, протекающих по соответствующим ветвям:For the case of measuring inductive objects represented by a sequential equivalent circuit, we obtain the current balance expression, substituting the values of the currents flowing along the corresponding branches in expression (2):

где LХ - измеряемый индуктивный объект.where L X is the measured inductive object.

Подставляя в выражение (8) значения коэффициентов (5) и (6), получим напряжение на выходе операционного усилителя 4 для индуктивного объекта.Substituting into the expression (8) the values of the coefficients (5) and (6), we obtain the voltage at the output of the operational amplifier 4 for the inductive object.

При этом измерение реальной и мнимой составляющих напряжения (9) происходит аналогично измерению составляющих для емкостного объекта. Анализ работы измерителя с учетом паразитных параметров осуществляют следующим образом.In this case, the measurement of the real and imaginary components of the voltage (9) occurs similarly to the measurement of the components for a capacitive object. Analysis of the operation of the meter taking into account spurious parameters is as follows.

Запишем уравнение токов.We write the equation of currents.

+=-- + = - -

Подставим значения токов в ветвях для емкостного объектаSubstitute the values of the currents in the branches for a capacitive object

Из (10) выразим значение выходного напряжения,From (10) we express the value of the output voltage,

гдеWhere

Аналогично получим выражение выходного напряжения усилителя 4 для индуктивного объекта с учетом паразитных параметровSimilarly, we obtain the expression for the output voltage of amplifier 4 for an inductive object, taking into account spurious parameters

где Where

Сопоставление выражений (7) и (11), а также (9) и (12) показывает увеличение точности, достигаемое в предлагаемом измерителе.A comparison of expressions (7) and (11), as well as (9) and (12) shows the increase in accuracy achieved in the proposed meter.

Таким образом, с помощью преобразователя за счет исключения влияния паразитных параметров можно повысить точность измерения составляющих комплексного сопротивления.Thus, using a converter, by eliminating the influence of spurious parameters, it is possible to increase the accuracy of measuring the components of the complex resistance.

Список литературыBibliography

1. Хромой Б.П., Моисеев Ю.Г. Электрорадиоизмерения. М.: Радио и связь, 1985, с.199, 2031. Lame B.P., Moiseev Yu.G. Electroradio measurements. M .: Radio and communications, 1985, p. 199, 203

2. Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин, М.: Высш.шк., 1989, с.302, рис.13.18.2. Atamalyan E.G. Instruments and methods for measuring electrical quantities, M .: Higher school, 1989, p.302, Fig.13.18.

3. Авторское свидетельство СССР №779916, кл. G01R 27/02, опубл. 15.11.19803. USSR copyright certificate No. 779916, cl. G01R 27/02, publ. 11/15/1980

Claims (1)

Измеритель комплексного сопротивления с компенсацией паразитных параметров, содержащий источник опорного напряжения переменного тока, эталонный резистор, три переключателя, операционный усилитель, фазовый детектор, фазосдвигающую цепь и вольтметр, отличающийся тем, что в него введены два инвертирующих усилителя с единичными коэффициентами передачи, корректирующий конденсатор и две параллельные емкости, подключенные параллельно соответственно измеряемому комплексному сопротивлению и эталонному резистору, двухвходовой суммирующий усилитель с регулируемыми коэффициентами передачи по каждому из входов, первый вход которого подключен через первый инвертирующий усилитель к первому зажиму для подключения измеряемого комплексного сопротивления, ко второму зажиму которого через корректирующий конденсатор подключен выход суммирующего усилителя, при этом второй вход суммирующего усилителя подключен через второй инвертирующий усилитель к переключающему контакту второго переключателя.
Figure 00000001
A complex resistance meter with spurious compensation, comprising an AC reference voltage source, a reference resistor, three switches, an operational amplifier, a phase detector, a phase-shifting circuit and a voltmeter, characterized in that two inverting amplifiers with unit transmission coefficients, a correction capacitor and two parallel capacitors connected in parallel respectively to the measured complex resistance and a reference resistor, two-input summing an amplifier with adjustable transfer coefficients for each of the inputs, the first input of which is connected through the first inverting amplifier to the first terminal for connecting the measured impedance, to the second terminal of which the output of the summing amplifier is connected through a correction capacitor, while the second input of the summing amplifier is connected through the second inverting amplifier to the switching contact of the second switch.
Figure 00000001
RU2011117885/28U 2011-05-04 2011-05-04 COMPLEX RESISTANCE METER WITH COMPENSATION OF PARASITIC PARAMETERS RU108853U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011117885/28U RU108853U1 (en) 2011-05-04 2011-05-04 COMPLEX RESISTANCE METER WITH COMPENSATION OF PARASITIC PARAMETERS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011117885/28U RU108853U1 (en) 2011-05-04 2011-05-04 COMPLEX RESISTANCE METER WITH COMPENSATION OF PARASITIC PARAMETERS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU108853U1 true RU108853U1 (en) 2011-09-27

Family

ID=44804450

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011117885/28U RU108853U1 (en) 2011-05-04 2011-05-04 COMPLEX RESISTANCE METER WITH COMPENSATION OF PARASITIC PARAMETERS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU108853U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2775864C1 (en) * 2021-08-16 2022-07-11 Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г. Ромашина» Remote impedance measurement device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2775864C1 (en) * 2021-08-16 2022-07-11 Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г. Ромашина» Remote impedance measurement device
RU2777309C1 (en) * 2021-11-17 2022-08-02 Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина" Device for remote impedance measurement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10006950B2 (en) Impedance measurement circuit
CN107449949B (en) Device for applying DC bias voltage to AC sine wave signal source
CN104730342B (en) The measuring circuit and measuring method of AC resistance time constant
CN105004927A (en) Bridge resistor and application thereof
CN203490356U (en) Mutual inductor load box calibrating device with high precision and high reliability
RU108853U1 (en) COMPLEX RESISTANCE METER WITH COMPENSATION OF PARASITIC PARAMETERS
CN106199285B (en) Capacitance characteristic measuring equipment and method under any alternating current carrier
CN201583595U (en) Equivalent impedance measuring instrument for RCL elements or components thereof
Aristoy et al. Measuring system for calibrating high voltage instrument transformers at distorted waveforms
CN201141879Y (en) Active variable impedance synthesizer
Muñoz et al. Active power analog front-end based on a Wheatstone-type magnetoresistive sensor
Satish et al. Evaluation of three terminal capacitance standards at CSIR-NPL
Slomovitz et al. A power standard system for calibration of power analyzers
CN106483385B (en) A kind of dielectric loss measurement system and measurement method based on punching mutual inductor
CN111736017A (en) Circuit and method for realizing alternating current impedance measurement by adopting transconductance shunting structure
Meisner et al. Generation and measurement of AC ripple at high direct voltage
RU2204839C2 (en) Electrochemical object parameter meter
Lehtonen Harmonic power standard of VTT MIKES
Willihnganz A bridge for measuring storage battery resistance
CN210572495U (en) Self-measuring circuit
RU127942U1 (en) DEVICE FOR MEASURING CAPACITY AND CONDUCTIVITY OF MOSFET STRUCTURES IN THE FIELD OF INFRANIZED FREQUENCIES
RU2449295C1 (en) Method for bipole parameters determination
CN212540540U (en) Circuit for realizing alternating current impedance measurement by adopting transconductance shunting structure
RU2698072C1 (en) Method of determining parameters of impedance of a two-terminal device and device for its implementation
CN103383415A (en) Resistance and capacitance online testing circuit

Legal Events

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

Effective date: 20111016