Способ контроля погрешностей двоичных делителей напряжения и устройство для его осуществления

 

Изобретение может быть использовано в производстве двоичных делителей напряжения для контроля их погрешностей на этапах технологического и финишного контроля . Способ осуществляется с помощью устройства, содержащего источник опорного напряжения, опорный делитель напряжения , измерительный блок, коммутаторы, блок двухпозиционных переключателей, блок управления, клеммы для подключения контролируемого делители типа R-2R. Измеряют напряжение разбаланса моста, образованного опорным и контролируемым делителями, измеряют напряжения между точками подключения делителей к одноименным полюсам источника. Дополнительное измерение напряжения разбаланса моста, образованного делителями после переключения плеч опорного делителя, позволяет повысить точность контроля погрешности контролируемого делителя. 2 с.п.ф-лы, 2 ил. (Л

С0103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 35/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ . ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4791577/21 (22) 13.02.90 (46) 28.02.93. Бюл, N 8 (71) Научно-исследовательский институт электронно-механических приборов (72) Г.С.Власов и А.Нлугин (56) 1. Электроника, т. 55, 1982, № t8, с. 26.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 930131, кл. G 01 R 17/10, 1982.

3. Авторское свидетельство СССР

N. 907475; кл. 6 01 R 31/28, 1982. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ

ДВОИЧНЫХДЕЛИТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано в производстве двоичных делителей напряжения для контроля их погрешностей на этапах технологического и финишного конИзобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в производстве двоичных делителей напряжения на этапе технологического и финишного контроля их точностных параметров, Цел ью изобретения я вляется повышение точности контроля двоичных делителей напряжения.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 — выполнение коммутатора.

Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, опорный делитель 2 на. пряжения, измерительный блок 3, первый, второй и третий коммутаторы 4, 5, 6, блок 7 двухпозиционных переключателей, блок 8 управления и клеммы 9 (9,0-9.п+1) подклю„,. Ж,, 1798748 Al траля. Способ осуществляется с помощью устройства, содержащего источник опорного напряжения, опорный делитель напряжения, измерительный блок, коммутаторы, блок двухпозиционных переключателей, блок управления, клеммы для подключения контролируемого делителя типа R-2R. Измеряют напряжение разбаланса моста, образованного опорным и контролируемым делителями, измеряют напряжения между точками подключения делителей к одноименным полюсам источника, Дополнительное измерение напряжения разбаланса моста, образованного делителями после переключения плеч опорного делителя, позволяет повысить точность контроля погрешности контролируемого делителя. 2 с.п.ф-лы, 2 ил. чения контролируемого делителя 10 типа R2R. е*аеЪ

Коммутатор 4 может быть реализован на двух мультиплексорах 11, 12 аналоговых сигналов, коммутирующих (и+1) цепь контролируемого делителя R-2R.

Опорный делитель 2 напряжения и скоммутированный соответствующим обра- Ь зом контролируемый делитель 10 образуют ОО мостовую схему с диагональю, связанной с клеммой 9.0 подключения контролируемого делителя и со средйей точкой опорного делителя 2.

Управляющие контакты блока 7 двухпоэиционных переключателей соединены с первым выходом блока 8 управления, а выводы источника 1 опорного .напряжения подключены к выходам первого коммутато- ра 4. Входы измерительного блока 3 подключены к выходам второго и третьего

1798748 коммутаторов 5 и 6 потенциальных выходов моста. Управляющие входы коммутаторов 5 и 6 соединены с вторым m-разрядным выходом блока 8 управления и управляющим mразрядным входом коммутатора 4, аналоговый многоразрядный вход которого соединен с клеммами 9.1-9.п+1 подключения контролируемого делителя 10, Первая клемма 9.0 подключения контролируемого делителя 10 соединена с первым аналоговым входам второго коммутатора 5 потенциальныхх выходов, аналоговые входы третьего коммутатора 6 потенциальных выходов подключены к выводам опорного делителя 2, плечи которого соединены с.подвижными контактами блока 7 двухпозиционных переключателей, первые неподвижные контакты которых подключены к отрицательному полюсу источника 1.опорного напряжения, а вторые — к положительному полюсу источника 1.

Предложенный способ реализуется следующим образом, При контроле соответствующего разряда делителя 10 типа R 2R при помощи первого коммутатора 4 образуется элементарный равноплечий (квазиравноплечий) делитель напряжения с сопротивлениями плеч — 2R, Используя законы Кирхгафа и очевидные соотношения, можно записать

Кх- Кн+ 4Кх (1)

Ко=Кн+ Л Ко, где Кн — номинальное значение коэффициента деления контролируемого делителя (опорного делителя);

Kx — значение коэффициента деления контролируемого делителя;

К, — значение коэффициента деления опорного делителя;

Ь Kx — абсолютное значение отклонения коэффициента деления контролируемого делителя от номинального значения (погрешность коэффициента деления);

Ь Ко — абсолютное значение отклонения коэффициента деления опорного делителя от-номинального значения..

ПУСТЬ Ux1 Ux2, Uo1, Uo2 — ПадЕНИя Напряжения на подводящих цепях к непосредственно контролируемому (U»1, U»2) и опорному(0о1, Uo2)äåëèòåëÿM, Л 01, h, 04 напряжения на главной диагонали моста, Ь 02, Л UÇ вЂ” напряжения в диагоналях, образованных сопротивлениями цепей подключения делителей, E — напряжение источника 1 опорного напряжения, Ео, Ż— падения напряжения соответственно на опорном и контролируемом делителях.

Очевидны и следующие уравнения:

Ех = Š— Uõ1 — 0х2, (2) Eo = Š— Uo1 — Uo2, (3)

Л01 = х Кх+ Ux2 Fo Ko Uo2 (4)

Вычитая из (3) выражение (2), получим:

Ео - «."x = Л 03 — Л 02 (5)

- > Затем, подставляя в (4) из (1) и (5), получим зависимость погрешности коэффициента деления контролируемого делителя для одного из состояний блока 7 двухпозиционных переключателей:

Л0 1 Л02 Кн " Кн ИЗ

Ех

+ — AKo . (6)

Ео

«:х

Отличие (6) от конечного выражения согласно известному способу (фактически приближенного), где слагаемые числителя по сути бесконечно малые приращения по сравнению со знаменателем, как и в выражении (6), составляет величину второго порядка малости.

После установки двухпозиционных переключателей блока 7 в противоположное положение напряжение, измеренное измерительным блоком 3 (вольтметрам) в диагонали моста, можно определить на этом этапе как

604 = Ех Кх+ Ux2 Ео(1 Ко) Uo2. (7) где h, U4 — напряжение в диагонали моста после переключения плеч опорного делителя 2.

При выводе принимается, что положительный полюс подключения вольтметра 3 находится со стороны контролируемого делителя (cM.фиг.1).

Ех+ Ео =. 2Ео+ 6 02 — 5 fJg (8)

Раскрыв выражение (7) и подставив значения (1) и (8), получим;

1 Кх 04 1 Кн 603 Kн Л02 +

Ех

+ (1 — 2 Kí ) — — — Д Ко (9)

45- Ex Ex

Суммируя выражения (6) и (9) и заменив.

Ео ИЭ Ео = Ех — 602 + Л U3, получили

5р рК А01+ 604 Л02 Л03 +

2 Ех

+ (— К. ) (10)

С учетом того, что для двоичного дели55 теля напряжения R 2R можно образовать элементарный двоичный делитель с Кн = 1/2 для любого контролируемого разряда, и введя ошибку второго порядка малости, заменив Ех на Е ° последняя формула приобретает вид:

1798718

50

55 (Л01+ Л04 — Л02 — А03

Л К„(1/2)=

2Е

Таким образом, для исключения погрешностей подводящих цепей достаточно выполнить четыре измерения и абсолютную величину погрешности коэффициента деления определить по формуле (11).

Устройство, реализующее напряженный способ и выполненное согласно схеме на фиг.1, работает следующим образом, С блока 8 управления на коммутатор 4 подается управляющий сигнал, устанавливающий мультиплексоры 11, 12 аналоговых сигналов в состояние, когда одним плечом элементарно о делителя, образованного из секций контролируемого делителя 10, становится i-разрядный резистор — 2R, а другим — совокупное сопротивление, образованное объединением всех остальных 1+1, i+2 ...,и, п+1 разрядных выводов.

При этом разряды старше i ro (менее высокого порядка) остаются отключенными, выход же образованного элементарного делителя потенциально подключается (на очень высокое входное сопротивление) к первому входу второго коммутатора 5 потенциальных выводов. Затем с блока 8 управления поступает сигнал на управляющие входь1 коммутаторов 5 .б потенциальных выходов, который устанавливает указанные коммутаторы в положение, когда на вход измерительного блока 3 поступает напряжение Л 01. Измерительный блок 3, имеющий цифровой вольтметр на входе, производит измерение и запоминает его результат. Далее коммутаторы 5, 6 потенциальных выходов устанавливаются для снятия показаний Л U2 и Л 0з. Затем с блока 8 управления подается сигнал на блок

7 двухпозиционных переключателей, устанавливающий подвижные контакты его переключателейй в состояние, противоположное первоначальному. После этого. как и в предыдущем случае, производится измерение напряжения Л 04. На основании зафиксированных результатов измерений Л 01- Л 04 рассчитывается погрешность элементарных делителей напряжения

Ь Кх (— 2 ) по формуле

1 (11)

Затем вычисляется суммарная погрешность коэффициента деления двоичного делителя R-2R по формуле:

Л К =,), 2 Л Кх(1/2)! - — (12)

1=1

Одним из наиболее важных преимуществ предлагаемого способа по сравнению с известным является отсутствие в результате измерения составляющей погрешности опорного делителя напряжения.

Дополнительной возможностью является использование способа для мног1 постового контроля с одним опорным делителем напряжения, при этом погрешность измерения не зависит от количества постов.

Формула изобретения

1. Способ контроля погрешностей двоичных делителей напряжения, включающий измерение напряжения разбаланса моста, образованного контролируемым и опорным делителями, измерение напряжений между точками подключения контролируемого и опорного делителей к одноименным полюсам источника питания и определение значения погрешности коэффициента деления контролируемого делителя по значениям измеренных напряжений, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности контроля, производят переключение плеч опорного делителя, измеряют напряжение разбаланса моста, а значение погрешности коэффициента деления контролируемого делителя определяют из выражения

К +U1 02 403 + 04

2Е

1 где Л К вЂ” погрешность коэффициента деления контролируемого делителя;

Л 01, Л04 — значения напряжений разбаланса моста, измеренных соответственно до и после переключения плеч опорного делителя;

Л02, Л Уу — значения напряжений между точками подключения контролируемого и опорного делителей к одноименным полюсам источника питания;

Š— напряжение источника питания.

2. Устройство для контроля погрешностей двоичных делителей напряжения, содержащее источник опорного напряжения, измерительный блок, блок управления, блок двухпозиционных переключателей, управляющие входй которого соединены с первым выходом блока управления, первый коммутатор, первый и второй выходы которого подключеньг раздельно к первому и второму выводам источника опорного напряжения, клеммы для подключения контролируемого делителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля; в устройство введены второй и третий коммутаторы и опорный делитель напряжения, выходы второго и третьего коммутаторов подключены соответственно к первому и второму входам измерительно1798748

R иг. / . фиг.P

Составитель Г.Власов

Техред М.Моргентал Корректор H.Keùeäÿ

Редактор Н.Козлова

Заказ 771 .. Тираж .. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ. СССР

113035. Москва, Ж-.35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 го блока; объединенные управляющие входы первого, второго и третьего коммутаторов соединены с вторым выходом блока управления, первый, второй и третий входы третьего коммутатора соединены соответст- 5 венно с первым, вторым и третьим выводами опорного делителя напряжения, первый и третий выводы которого соединены раздельно с первым и вторым выходами блока двухпозиционных переключателей, первый 10 и второй входы которого соединены раздельно с первым и вторым выводами источника опорного напряжения, входы первого коммутатора с первого по (и+1)-й соединены соответственно с клеммами для подключения контролируемого делителя с второй по (n+2)-ю, входы второго коммутатора с первого по (n+2)-й соединены соответственно с клеммами для подключения контролируемого делителя с первой по (n+2)-ю.