SU1624352A1

SU1624352A1 - Resistance meter

Info

Publication number: SU1624352A1
Application number: SU864042138A
Authority: SU
Inventors: Георгий Александрович Кийков; Юрий Иванович Синельников
Original assignee: Производственное объединение "Краснодарский ЗИП"
Priority date: 1986-03-24
Filing date: 1986-03-24
Publication date: 1991-01-30

Abstract

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может использоватьс в цифровых омметрах и комбинированных приборах. С целью упрощени устройства и повышени точности измерени в него введены блок 22 резисторов с резисторами 12, 18-20, выполненных по единой технологии и расположенных на одной подложке, и измеритель 11 отношени токов. Измер емый резистор 3 включаетс в цепь обратной св зи операционного усилител 1. По командам блока 21 управлени коммутаторы 8 и 9 работают в противофззе, при этом Р одном из тактов запоминающий конденсатор 13 соедин етс с выходом и инвертирующим входом операционного усилител 17. а в другом - с источником 10 ЭДС Тогда на вход усилител 1 поступает в одном такте величина напр жени источника 10, а в другом - нулевой сигнал с учетом ошибок смеа1вни . Измеритель 11 определ ет отношение в каждом такте, а конечный результт получаетс в вычислительном блоке 15 и отображаетс а блоке 16 индикации. Образцовый резистор 14 преобразует напр жение в ток. Клеммы 4, 7, 2 и 6 вл ютс токовыми и потенциальными соответственно Коммутатор 5 служит дл выбора предела измерений , В описании приведены примеры реализации блока 21, измерител 1 1 и блока 16. 2 ил. (ЛThis invention relates to electrical measuring technology and can be used in digital ohmmeters and combined instruments. In order to simplify the device and improve the measurement accuracy, a resistor unit 22 with resistors 12, 18-20, made according to the same technology and located on the same substrate, and a current ratio meter 11 are introduced into it. The measured resistor 3 is connected to the feedback circuit of the operational amplifier 1. According to the commands of the control unit 21, the switches 8 and 9 operate in an anti-phase manner, and the memory capacitor 13 is connected to the output and the inverting input of the operational amplifier 17 in one of the cycles. - with a source of 10 EMF Then, the input voltage of the source 10 arrives at one input in one clock cycle, and in the other - the zero signal, taking into account mixing errors. The meter 11 determines the ratio in each clock cycle, and the final result is obtained in the computing unit 15 and is displayed on the display unit 16. Exemplary resistor 14 converts voltage to current. Terminals 4, 7, 2, and 6 are current and potential, respectively. Switch 5 serves to select the measurement limit. In the description are examples of the implementation of block 21, meter 1 1 and block 16. 2 Il. (L

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в цифровых омметрах и комбинированных приборах.The invention relates to electrical engineering and can be used in digital ohmmeters and combined devices.

Целью изобретения является упрощение устройства и повышение точности измерения.The aim of the invention is to simplify the device and improve the accuracy of measurement.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - пример реализации блоков управления, измерителя отношения токов и блока индикации.In FIG. 1 shows a functional diagram of a device; in FIG. 2 is an example implementation of control units, a current ratio meter and an indication unit.

Устройство для измерения сопротивлений содержит операционный усилитель 1. инвертирующий вход которого через потенциальную клемму 2 соединен с перзым выводом измеряемого резистора 3 и токовой клеммой 4, которая соединена с выходом коммутатора 5. второй вывод измеряемого резистора 3 соединен с потенциальной клеммой 6 и токовой клеммой 7, которая соединена с выходом операционного усилителя 1, неинвертирующий вход которого соединен с первыми входами коммутаторов 5, 8, 9. первым выводом источника ЭДС 10 и третьим входом измерителя 11 отношения токов, второй вход которого через резистор 12 соединен с вторым выводом источника ЭДС 10 и вторым входом коммутатора 8, третий и четвертый входы которого соединены с выводами запоминающего конденсатора 13. потенциальная клемма 6 через образцовый резистор 14 соединена с первым входом измерителя 11 отношения, выход которого через вычислительный блок 15 соединен с входом блока 16 индикации, два выхода коммутатора 8 объединены с соответствующими выходами коммутатора 9 и соединены соответствено с инвертирующим входом и выходом операционного усилителя 17, нзинвертирующий вход которого соединен с вторым входом коммутатора 5, третий - пятый входы которого соединены с вторыми выводами резисторов 18-20, первые выводы которых объединены и соединены с выходом операционного усилителя 17. Управляющие входы коммутаторов 8, 5, 9, блока 16 индикации, измерителя 11 отношения токов и вычислительного блока 15 соединены с первого по шестой выходами блока 21 управления соответственно.The resistance measuring device comprises an operational amplifier 1. an inverting input of which through the potential terminal 2 is connected to the first terminal of the measured resistor 3 and the current terminal 4, which is connected to the output of the switch 5. the second terminal of the measured resistor 3 is connected to the potential terminal 6 and current terminal 7, which is connected to the output of the operational amplifier 1, the non-inverting input of which is connected to the first inputs of the switches 5, 8, 9. the first output of the EMF source 10 and the third input of the current ratio meter 11 , the second input of which through a resistor 12 is connected to the second output of the EMF source 10 and the second input of the switch 8, the third and fourth inputs of which are connected to the terminals of the storage capacitor 13. potential terminal 6 is connected through the model resistor 14 to the first input of the ratio meter 11, the output of which the computing unit 15 is connected to the input of the display unit 16, two outputs of the switch 8 are combined with the corresponding outputs of the switch 9 and connected respectively to the inverting input and output of the operational amplifier 17, the non-inverting input of which is connected to the second input of the switch 5, the third and fifth inputs of which are connected to the second terminals of the resistors 18-20, the first terminals of which are combined and connected to the output of the operational amplifier 17. The control inputs of the switches 8, 5, 9, display unit 16, meter 11, the relationship of currents and computing unit 15 is connected to the first through sixth outputs of the control unit 21, respectively.

Резисторы 12, 18-20 образуют блок 22 резисторов, которые выполнены по единой технологии и на одной подложке.Resistors 12, 18-20 form a block of 22 resistors, which are made by a single technology and on the same substrate.

Измеритель 11 отношения токов (см. фиг. 2) содержит ключи 23, 24, входы которых являются первым и вторым входами измерителя 11 отношения, выходы ключей 23 и 24 объединены и соединены с входом интегратора 25, выход которого через компаратор 26 соединен с первыми входами элемента И 27 и триггера 28, второй вход которого является управляющим входом измерителя 11 отношения токов и соединен с управляющим входом ключа 23 и вторым входом элемента И 27, третий вход которого соединен с выходом триггера 28 и управляющим входом ключа 24, выход элемента И 27 является выходом измерителя 11 отношения токов.The current ratio meter 11 (see Fig. 2) contains keys 23, 24, the inputs of which are the first and second inputs of the ratio meter 11, the outputs of the keys 23 and 24 are combined and connected to the input of the integrator 25, the output of which through the comparator 26 is connected to the first inputs element 27 and trigger 28, the second input of which is the control input of the current ratio meter 11 and connected to the control input of the key 23 and the second input of element 27, the third input of which is connected to the output of the trigger 28 and the control input of the key 24, the output of the element 27 is out 11 ohm meter current ratio.

Блок 16 индикации (см. фиг. 2) содержит запоминающий регистр 29. вход которого является входом блока 16 индикации, управляющим входом которого является управляющий вход запоминающего регистра 29, выход которого соединен с входом цифрового индикатора 30.The display unit 16 (see Fig. 2) contains a memory register 29. The input of which is the input of the display unit 16, the control input of which is the control input of the memory register 29, the output of which is connected to the input of the digital indicator 30.

Блок 21 управления (см. фиг, 2) содержит переключатель 31 диапазонов, выход которого является вторым выходом блока 21 управления, вторым выходом которого является выход элемента И 32. первый вход которого соединен с первым выходом счетного триггера 33 и является четвертым выходом блока 21 управления, второй и шестой выводы которого объединены и являются вторым выходом счетною триггера 33, вход которого является пятым входом блока 21 управления и соединен с выходом генератора 34, входом и первым выходом счетчика 35 второй выход которого соединен с вторым входом элемента И 32.The control unit 21 (see FIG. 2) contains a range switch 31, the output of which is the second output of the control unit 21, the second output of which is the output of the And 32 element. The first input of which is connected to the first output of the counting trigger 33 and is the fourth output of the control unit 21 , the second and sixth conclusions of which are combined and are the second output of the counting trigger 33, the input of which is the fifth input of the control unit 21 and connected to the output of the generator 34, the input and the first output of the counter 35, the second output of which is connected to the By the input of element And 32.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Блок 21 управления в зависимости ог поддиапазона измерения подключает через переключатель 31 диапазонов и коммутатор 5 соответствующий резистор блока 22 резисторов к токовому выводу измеряемого резистора 3 и неинвертирующему входу операционного усилителя 17 По командам блока 21 управления коммутаторы 8 и 9 работают в противофазе таким образом, чтобы при одном такте запоминающий конденсатор 13 подключался между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя 17. Коммутатор 9 разомкнут.The control unit 21, depending on the measurement sub-range, connects the corresponding resistor of the resistor unit 22 through the switch 31 of the ranges and switch 5 to the current output of the measured resistor 3 and the non-inverting input of the operational amplifier 17 According to the instructions of the control unit 21, the switches 8 and 9 work in antiphase so that when one cycle, the storage capacitor 13 was connected between the inverting input and the output of the operational amplifier 17. The switch 9 is open.

В следующем такте запоминающий конденсатор 13 подключается к источнику ЭДС 10, коммутатор 9 замкнут и соединяет выход усилителя 17 с его входом.In the next cycle, the storage capacitor 13 is connected to the source of the EMF 10, the switch 9 is closed and connects the output of the amplifier 17 with its input.

При большом входном сопротивлении операционного усилителя 17, малых токах утечки в коммутаторах 8 и 9, высокой тактовой частоте запоминающий конденсатор 13 быстро зарядится до напряжения Е источника 10 ЭДС и будет сохранять его неизменным при последующей.работе устройства. Это позволяет считать, что коммутатор 8 при одном из двух тактов включает в цепь отрицательной обратной связи операцион ного усилителя 17 источник 10 ЭДС равной Е. При другом такте коммутатор 9 замкнут и в обратной связи операционного усилителя 17 ЭДС равна нулю.With a large input resistance of the operational amplifier 17, low leakage currents in the switches 8 and 9, a high clock frequency, the storage capacitor 13 will quickly charge up to the voltage E of the EMF source 10 and will keep it unchanged during subsequent operation of the device. This allows us to assume that the switch 8 at one of two clock cycles includes the EMF source 10 in the negative feedback circuit of the operational amplifier 17. At another cycle, the switch 9 is closed and in the feedback of the operational amplifier 17 the EMF is zero.

При наличии смещения нуля усилителя 5 17 по напряжению Е_о и малом смещении его нуля по току на резисторе 18 с сопротивлением Ro при одном такте будет поддерживаться напряжение Е + Е_о, а при другом такте - напряжение, равное Е_о. Ток через 10 резистор 18 будет попеременно принимать значенияIf there is a zero bias of the amplifier 5 17 in the voltage E _о and a small zero-current bias in the resistor 18 with the resistance Ro, voltage E + E _о will be supported at one clock cycle, and at a different clock cycle, the voltage is equal to Е _о . The current through 10 resistor 18 will alternately take values

Е + ЕрE + Ep

RoRo

I¹ —I ¹ -

RoRo

При высоких входных сопротивлениях операционных усилителей 1 и 17 ток через коммутатор 5 и измеряемый резистор 3 будет таким же в зависимости от такта изме- 20 рения.At high input resistances of operational amplifiers 1 and 17, the current through switch 5 and the measured resistor 3 will be the same depending on the measurement cycle.

Напряжение на выходе операционного усилителя 1 будет равно и = | R_x = (Е +Е₀)The voltage at the output of the operational amplifier 1 will be equal to and = | R _x = (E + E ₀ )

ПОBY

I Ηχ при одном такте и U = — -Е при другом, Ro где R_x - величина сопротивления резистораI Ηχ at one cycle and U = - -E at another, Ro where R _x is the resistance value of the resistor

3.3.

который вычитает из каждого нечетного результата ηι четный результат пг и полученную разность, являющуюся результатом измеренияwhich subtracts from each odd result ηι the even result n and the resulting difference, which is the result of the measurement

Измеритель 6 отношения токов преобразует отношения токов в количество импульсов и работает по методу двухтактного интегрирования. Синхронизация работы измерителя 6 осуществляется блоком 21 управления, в котором формируются временные интервалы путем деления частоты генератора 34 счетчиком 35. Когда ключ 23 замкнут, напряжение на выходе интегратора 25 возрастает.The current ratio meter 6 converts the current relations into the number of pulses and operates by the push-pull integration method. The operation of the meter 6 is synchronized by the control unit 21, in which time intervals are formed by dividing the frequency of the generator 34 by the counter 35. When the key 23 is closed, the voltage at the output of the integrator 25 increases.

Разряд интегратора 25 при замкнутом ключе 24 будет продолжаться до момента, когда напряжение на выходе интегратора 25 достигает нулевого значения. Компаратор 26 через триггер 28 размыкает ключ 24, прекращается разряд интегратора 25, закрывается элемент И 27 и прекращается поступление импульсов генератора 34 в вычислительный блок 15. Количество импульсов, поступающих в вычислительный блок 21 в четные и нечетные интервалы, будет определяться выражениямиThe discharge of the integrator 25 with the key 24 closed will continue until the voltage at the output of the integrator 25 reaches zero. The comparator 26 through the trigger 28 opens the key 24, the discharge of the integrator 25 stops, the AND element 27 closes and the pulses of the generator 34 to the computing unit 15 stop. The number of pulses entering the computing unit 21 in even and odd intervals will be determined by the expressions

Ток, поступающий на первый вход измерителя 11 отношения токов через образцовый резистор 14. величиной Rm будет равенThe current supplied to the first input of the meter 11 of the current ratio through the reference resistor 14. The value of Rm will be equal to

R12 RxR12 Rx

Rm ' RoRm 'ro

Rx 'Rx '

Rm · R_o Rm · R _o

П2 (Е + Е_о )P2 (E + E _o )

E + ЕсE + EU

EE

Rl2 RxRl2 Rx

Rl4 RoRl4 ro

при одном такте иat one beat and

J- Rx . _F J- Rx. _F

Rm 'Ro ° при другом.Rm 'Ro ° with another.

Ток, поступающий на второй вход измерителя 11 отношений токов через резистор ЕThe current supplied to the second input of the meter 11 of the current ratio through the resistor E

12, величиной R12 будет равен I2 =----как12, the value of R12 will be equal to I2 = ---- as

N12 где A - постоянная величина, пропорциональная величине смещения нуля интегратора 25.N12 where A is a constant proportional to the zero offset of the integrator 25.

В вычислительном блоке 15осуществляется операция вычитания из четных результатов измерения нечетных результатовIn the computing unit 15, an operation is subtracted from the even results of measuring the odd results

П1 — П2P1 - P2

Ri · RxRi Rx

R R_o в первом, так и во втором такте.RR _o in the first and in the second measure.

Измеритель 11 отношения токов при каждом такте по командам блока 21 управления находит отношения h _Ri₂Rx(E + Е₀) >2 Rid · Ro Е илиThe current ratio meter 11 at each cycle, according to the instructions of the control unit 21, finds the relations h _Ri ₂ Rx (E + Е ₀ )> 2 Rid · Ro Е or

R12 Rx Eq R14 · Ro · E в зависимости от такта и передает полученные результаты в вычислительный блок 15.R12 Rx Eq R14 · Ro · E depending on the clock and transfers the results to the computing unit 15.

Команды на вычислительный блок 15 и запоминание значения m - пг регистром 29 поступают с выхода счетного триггера 33. Управление коммутаторами 8 и 9 осуществляется сигналами с двух противофазных выходов счетного триггера 33.Commands to the computing unit 15 and storing the value of m - PG register 29 come from the output of the counting trigger 33. The control switches 8 and 9 are carried out by signals from two out of phase outputs of the counting trigger 33.

Claims

Claim

A device for measuring resistance, containing a ratio meter, two operational amplifiers, a reference resistor, an emf source. three switches, a control unit, an indication unit, a computing unit and a storage capacitor. moreover, the first operational amplifier is connected by an inverting input through the first potential terminal to the potential output of the measured resistor. connected by the first current output to the first current terminal, and the second current output to the second current terminal, which is connected to the output of the first operational amplifier, the non-inverting input of which is connected to the first inputs of the three switches and the first output of the EMF source, the other output of the EMF source is connected to the second input the first switch, the third and fourth inputs of which are connected to the terminals of the storage capacitor, the two outputs of the first switch are combined with two outputs of the third switch and are connected to the invert the input and output of the second operational amplifier, respectively, the non-inverting input of which is connected to the second input of the second switch, the output of which is connected to the first current terminal, the control inputs of the three switches are connected to the first, second and third outputs of the control unit, respectively, the output of the ratio meter is connected through the computing unit with an indication input, the control input of which is connected to the fourth output of the control unit, characterized in that, for the purpose of simplifying the device and increasing it, with 5 measurement accuracy, it introduced a block of resistors made by the same technology, located on one substrate, containing four resistors, of 10 a ratio meter, made in the form of a current ratio meter, the first input of which is connected through a reference resistor to the second potential terminal, and the second input of the ratio meter currents 15 through the first resistor is connected to the second output of the EMF source. the first output of which is connected to the third input of the current ratio meter, the control input of which is connected to the fifth output of the control unit20, the sixth output of which is connected to the control input of the computing unit, the first conclusions of the second, third, and fourth resistors are connected to the output of the second operational amplifier, second conclusions the second, third and fourth resistors are connected to the third, fourth and fifth inputs of the second switch, respectively.

h Editor 0. Hasty Compiled by B, Smirnov Tehred M. Morgenthal Corrector T. Paly

Order 185 Circulation Subscription

VNIIIPI of the State Committee for Inventions and Discoveries under the USSR State Committee for Science and Technology

113035, Moscow, Zh-35, Raushskaya nab., 4/5

Production and Publishing Combine Patent, Uzhgorod, 101 Gagarin St.