Устройство для измерения входного сопротивления и входной емкости повторителя напряжения

Патент 873153

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ВТИЛЬСТВУ (i» 873153 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 189779 (21) 2808760/18-21 с присоединением заявки Ио (23) ПриоритетОпубликовано 151081. Бюллетень Н9 38

Дата опубликования описания 1510.81 (я)м. К.з

G 01 R 27/ОО

G 01 R 27/26

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Л.И. Волгин и A.È. Зарукин (71) Заявитель

Ульяновский политехнический институ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЭИЕРЕНИЯ ВХОДНОГО

СОПРОТИВЛЕНИЯ И ВХОДНОЙ ЕМКОСТИ

ПОВТОРИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ кости повторителя напряжения, содержащее два последовательно соединенных калиброванных полных сопротивлений, первое иэ которых соединено с выходом генератора напряжения, а второе - с входом измерителя напряжения и с одним иэ входов устройства, второй вход которого подключен к точке соединения первого и второго калиброванных полных сопротивлений (2).

Недостатком данного устройства является низкая точность измерений.

Цель изобретения - повышение точкости измерений.

Цель достигается тем, что в устройство, содержащее первое калиброванное полное сопротивление, одним иэ выводов соединенное с выходом генератора переменного напряжения и первым неподвижным контактом переключателя, подвижный контакт которого подключен к входу измерителя напряжения, корпусом связанный с корпусом генератора переменного напряжения, а второй неподвижный контакт переключателя соединен с одним из входов устройства непосредственно и через второе калиброванное полное сопротивление - с вторым выводом первого калиброванного полного сопротивлеИзобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения входного сопротивления и входной емкости повторителей напряже- ния.

Известно устройство для измерения входного сопротивления и вкодной емкости повторителя напряжения, содержащее повторитель напряжения, генератор входного напряжения с регулируемой частотой, измеритель напряжения, переключатель, калиброванное активное сопротивление, включенное между выходом генератора входного напряжения и входом повторителя напряжения, к выходу которого подключен измеритель напряжения, а средняя точка и вход переключателя подключен соответственно к выходу генератора входного напряжения и входу повторителя напряжения (1).

Недостатком этого устройства является низкая точность измерений изза невозможности измерений больших входных сопротивлений и малых емкостей, сравниваемых по величине с величиной калиброванных резистора и конденсатора.

Известно также устройство для измерения входных сопротивлений и ем- ЗО (53) УДК 621. 317. ЗЗ2. . 2 (088.8) 873153

210= ния, введены второй переключатель, калиброванные резистор и конденсатор, причем один иэ выводов калиброванных резистора и конденсатора соединен с вторым выводом первого калиброванного полного сопротивления, а вторые выводы калиброванных рези,стора и конденсатора подключены к первому и второму неподвижным контактам второго переключателя соответственно, подвижный контакт которого соединен с вторым входом устройства.

На чертеже представлена блоксхема устройства.

Устройство содержит повторитель

1 напряжения с входным активным со- 15 противлением (R), входной емкостью,> ,коэффициентом передачи (К) и выходным сопротивлением (rl), генератор

2 входного напряжения, измеритель 3 напряжения с входным сопротивлением 20

4 (Ен), калиброванное активное сопротйвление 5 (Rl), калиброванный конденсатор б (Сl) . В математических выражениях сопротивление Rl и сопротивление 1 обозначено Z ), вто25 рое и третье калиброванное полные сопротивления 7 и 8 вЂ” соответственно (22) и (ZЗ) . Устройство содержит также первый переключатель 9, второй переключатель 10, выход генератора переменного напряжения 11, входы 12 и 13 устройства.

Устройство работает следующим образом.

° 35

Из последовательно включенных полных сопротивлений Z2 и 23 собран делитель напряжения, включенный между выходом генератора 2 напряжения и выходом повторителя 1 напряжения. 40

Так как напряжения на входе и выходе повторителя напряжения практически равны (у современных повторителей напряжения коэффициент передачи близок к единице), ток сопротивлению 5 или конденсатору б в зависимости от режима работы схемы прикладывается напряжение. в 22/ZÇ раз меньше (выбирает 23<4 z2) . ?????? ???????????????? ?? ???????????????????? ???????? ?????????? ?????????????????????????? 5 ?????? ?? ?? z2>

Z2 и 23 протекает ток через, например, сопротивление 5 (Rl), а выходное напряжение равно (U2), то после подключения калиброванных сопротивлений Z2 и ZÇ для обеспечеУчитывая, чта обычно используется

1 измеритель напряжения с высоким вхо дным сопротивлением (10 -10 Ом) ко- $5

6 7 ния первоначального режима схемы необходимо увеличить входное напряжение в ZÇ/ZZ раз. Это позволяет применить в устройстве меньшие номиналы активных сопротивлений и большие номиналы калиброванных конденсаторов, что позволяет существенно повысить точность и упростить устройство так как сопротивления меньших ноI

6 миналов (10 -10 Ом) выпускаются более точными, чем резисторы больших номиналов (10"" Ом и выше) и имеют более высокую стабильность. Калиброванные конденсаторы больших номиналов (больше 106 пФ) выпускаются прецизионными. При малых емкостях конденсаторов большую погрешность вносит его паразитная емкость. При больших значениях резистора его сопротивление часто бывает сравнимо с сопротивлением паразитной емкости, что существенно снижает точность измерений (погрешность измерений достигает до ЗОЪ и выше). При использовании предлагаемого устройства значительно повышается точность измерений в связи с тем, что значительно уменьшается сопротивление Rl(или емкостное сопротивление 1 (ecz) в Zg/23 раэ, а величина паразитной емкости остается неизменной или незначительно изменяется. При этом влияние параэитной емкости уменьшается в 22/ЕЗ раза.

При включении этого сопротивления 5 (конденсатора б) в устройство одновременно повышается как эквивалентное значение сопротивления, так и эквивалентное сопротивление паразитной емкости, но соотношение между ними остается постоянным. Отсюда за счет применения калиброванных конденсаторов меньших номиналов имеем существенное увеличение точности измерений в области больших значений входных сопротивлений и .в области малых значений входных емкостей.

Измерения входного сопротивления или входной емкости производятся следующим образом. Подключая вход измерителя 3 с помощью переключателя

9 к выходу генератора 2 входного напряжения измеряют напряжение на его выходе Ul а подключая переключателем

9 вход измерителя 3 к выходу повторителя напряжения, измеряют напряже-ние на его выходе U2.

При расчете схемы получают для входного импеданса эффициент передачи высокочастотного повторителя напряжения обычно близок к единице, а -его выходное сопротивле873153

Формула изобретения

1. Грибанов Ю.И. Измерения в вы45 сокоомных цепях. и., энергия, 1967, с. 57-60, рис. 20а. ние очень мало rl/Z «1 и отношение резисторов Z2/23 выбираем так, чтобы

z2/ и< г(2т Ф вЂ” (-к )<с вЂ”.-4 и вЂ” вЂ” « вЂ” "

ZS() О2 г г3 О2

2(22 (Х) 2/23)

При 22/ЕЗ)Ъ1 можно считать

Л7.2

2 (О =- =,,3 . ЩР (3)

В высококачественных повторителях напряжения входное сопротивление на низких и средних частотах определяется сопротивлением входной емкости

С10, так как входное сопротивление повторителя напряжения намного больше и становится сравнительным с со" противлением. емкости лишь в области низких частот при f<20 Гц. В повторителях более низкого качества входное сопротивление определяется сопротивлением входной емкости в области средних и высоких частот. Поэтому измерение входного сопротивления необходимо производить в области низких и инфранизких частот там, где сопротивление входной емкости значительно больше входного сопротивления. При измерении входного сопротивления переключатель 10 подключает вход повторителя 1 к калиброванному активному сопротивлению 5. В этом случае

К(22 (4)

Z 3 04/U2- (Погрешность измерений уменьшается в 32/ZÇ раз. При измерении входной емкости как и при измерении входных сопротивлений на переменном токе в качестве калиброванных полных сопротивлений Z2 и 23 желательно использовать калиброванные конденсаторы С2 и С3. Измерения входной емкости необходимо производить в той области частот, где входное сопротивление определяется реактивным сопротивлением входной емкости, а сопротивлением активного входного сопротивления можно пренебречь. При измерении входной емкости переключатель 10 подключает вход повторителя напряжения к калиброванному конденсатору

6. При этом из выражения (2) слЕдует, что или выбрав СЗ)ЪС2, СЗ))С1 имеем

С1О = (q . (6)

С3 % 02.

Расчетные значения выражений (4) и (6) подтверждаются экспериментальной пРовеРкой.

Устройство для измерения входного сопротивления и входной емкости повторителя напряжения, содержащее первое калиброванное полное сопротивление, одним из выводов соединенное с выходом генератора переменного напряжения и с первым неподвижным контактом переключателя, подвижный, контакт которого подключен к входу измерителя напряжения, корпусом связанный с корпусом генератора пере20 менного напряжения, а второй неподвижный контакт переключателя соединен с одним из входов устройства непосредственно и через второе калиброванное полное сопротивление вЂ” с вторым р5 выводом первого калиброванного полного сопротивления, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены второй переключатель, калиброванные резистор и конденсатор, нричем один из выводов калиброванных резистора и конденсатора соединен с вторым выводом первого калиброванного полного сопротивления, а вторые выводы калиброванных резистоРа и конденсатора подключены к первому и второму. неподвижным контактам второго переключателя соответственно, подвижный контакт которого соединен с вторим входом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. Кучис В.Е. Измерение параметров высококачественных повторителей на,пряжения. вЂ” Измерительная техника, ,1976 (прототип) .

873153

Составитель Л. Муранов

Техред М. Рейвес Корректор М. Шароши

Редактор Ю. Петрушко

Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва X-35, Раушская наб., д. 4д

Заказ 9026/71

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4