SU1737360A1 - Device for measuring departure of resistance from pre-set value - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  цифрового измерени  и допускового контрол  отклонени  сопротивлени  резисторов , например при точной подгонке номинального значени  сопротивлени  прецизионных пленочных резисторов, их наборов, резистивных микросборок и микросхем. Целью изобретени   вл етс  увеличение точности измерений и повышение помехозащищенности . Устройство измерени  отклонени  сопротивлени  от заданного значени  содержит источник 1 посто нного тока, измерительный 2 и образцовый 3 резисторы , второй 5 и первый 4 ключи, интегратор 6, блок 8 цифровой обработки и компаратор 7. Введение в устройство третьего 12 и четвертого 13 ключей, источника 14 посто нного напр жени , аналогового инвертора 15 и преобразовател  16 код - напр жение позволило исключить сетевые помехи, наводимые как на измер емом, так и на образцовом резисторах. 3 ил.The invention relates to a measurement technique and can be used for digital measurement and tolerance control of resistance deviation of resistors, for example, with accurate adjustment of the nominal value of resistance of precision film resistors, their sets, resistive microassemblies and microcircuits. The aim of the invention is to increase the measurement accuracy and increase the noise immunity. The device for measuring the deviation of resistance from a given value contains a source of direct current 1, measuring 2 and reference 3 resistors, a second 5 and first 4 keys, an integrator 6, a digital processing unit 8 and a comparator 7. Introduction to the device of the third 12 and fourth 13 keys of the source 14 DC voltage, analog inverter 15 and converter 16 code - voltage allowed to eliminate network interference induced on both the measured and the reference resistors. 3 il.

Description

VI GJ МVI GJ M

соwith

О ОOh oh

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  цифрового измерени  и допускового контрол  отклонени  сопротивлени  резисторов , например при точной подгонке номинального значени  сопротивлени  прецизионных тонкопленочных резисторов , их наборов, резистивных микросборок и микросхем.The invention relates to a measurement technique and can be used for digital measurement and tolerance control of the resistance deviation of resistors, for example, with accurate adjustment of the nominal value of resistance of precision thin film resistors, their sets, resistive microassemblies and microcircuits.

Известно устройство измерени  откло- нени  сопротивлени  от заданного значени , содержащее источник посто нного тока, два ключа, измер емый и образцовый резисторы, интегратор, компаратор, три аналоговых инвертора, генератор пилооб- разного напр жени , блок цифровой обработки 1.A device for measuring the resistance deviation from a predetermined value is known, which contains a DC source, two switches, a measuring and reference resistors, an integrator, a comparator, three analog inverters, a sawtooth generator, and a digital processing unit 1.

Недостатки данного технического решени  заключаютс  в невозможности организации старт-стопного режима измерени , а также низкой точности и низкой помехозащищенности устройства.The disadvantages of this technical solution are the impossibility of organizing the start-stop measurement mode, as well as low accuracy and low noise immunity of the device.

Известно также устройство измерени  отклонени  сопротивлени  от заданного значени , содержащее источник посто нно- го тока, к выводам которого подключены последовательно соединенные измер емый и образцовый резисторы, обща  точка которых соединена с общей шиной, первый и второй ключи, выходы которых объедине- ны и подключены к входу интегратора, а управл ющие входы - соответственно к первому и второму входам блока цифровой обработки, первый вход которого соединен с выходом компаратора, второй вход  вл - етс  входом Пуск, а третий вход - входом Сеть, а третий выход соединен с управл ющим входом интегратора, выход которого подключен к одному из входов компаратора , другой вход которого соединен с общей шиной, вход первого ключа подключен к точке соединени  источника посто нного тока и образцового резистора, а вход второго ключа - к точке соединени  источника посто нного тока и измер емого резистора. It is also known a device for measuring the deviation of resistance from a predetermined value, which contains a source of direct current, to the terminals of which are connected in series the measuring and reference resistors, the common point of which is connected to the common bus, the first and second keys, the outputs of which are combined and connected to the integrator input, and the control inputs, respectively, to the first and second inputs of the digital processing unit, the first input of which is connected to the comparator output, the second input is the Start input, and the third input is in This is the network, and the third output is connected to the integrator's control input, the output of which is connected to one of the comparator inputs, the other input of which is connected to the common bus, the input of the first switch is connected to the connection point of the DC source and the reference resistor, and the input of the second switch to the connection point of the DC source and the resistor being measured.

Устройство работает на основе принципа двухтактного интегрировани  и позвол ет организовать старт-стопный режим измерени .The device operates on the principle of push-pull integration and allows you to organize start-stop measurement mode.

По сигналу начала измерени  на входе Пуск блок цифровой обработки формирует первый такт преобразовани , длительность которого равна периоду напр жени  промышленной частоты, поступающему на вход Сеть. В течение первого такта преоб- разовани  интегратор интегрирует напр жение на измер емом резисторе, а в течение второго такта преобразовани , длительность которого пропорциональна отклонению сопротивлени  от заданногоAccording to the measurement start signal at the start input, the digital processing unit forms the first conversion cycle, the duration of which is equal to the period of the voltage of the industrial frequency input to the network. During the first cycle of conversion, the integrator integrates the voltage across the measuring resistor, and during the second conversion cycle, the duration of which is proportional to the deviation of the resistance from the specified

значени , - напр жение на образцовом резисторе . Результат измерени  не зависит от синусоидальной помехи, наводимой на измер емом резисторе промышленной сетью. Недостатками данного устройства  вл ютс  низка  точность измерени  и низка  помехозащищенность, поскольку длительность второго такта преобразовани  не равна периоду помехи, а результат измерени  зависит от помехи, наводимой на образцовом резисторе промышленной сетью.value, is the voltage across the reference resistor. The measurement result does not depend on the sinusoidal interference induced on the measured resistor by the industrial network. The disadvantages of this device are low measurement accuracy and low noise immunity, since the duration of the second conversion cycle is not equal to the interference period, and the measurement result depends on the interference induced by an industrial network on the reference resistor.

Цель изобретени  - увеличение точности измерени  и повышение помехозащищенности .The purpose of the invention is to increase the measurement accuracy and increase the noise immunity.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство измерени  отклонени  сопротивлени  от заданного значени , содержащее источник посто нного тока, образцовый и измер емый резисторы, первый и второй ключи, интегратор, компаратор и блок цифровой обработки, первый вход которого соединен с выходом компаратора, первый вход которого соединен с выходом компаратора , первый вход которого соединен с общей шиной, второй вход компаратора соединен с выходом интегратора, управл ющий вход которого соединен с третьим выходом блока цифровой обработки, второй выход которого соединен с управл ющим входом первого ключа, выход которого соединен с информационным входом интегратора и выходом второго ключа, управл ющий вход которого соединен с первым выходом блока цифровой обработки, второй и третий входы которого  вл ютс  соответственно входами Пуск и Сеть устройства, вход второго ключа соединен с вторым выводом источника посто нного тока и первым выводом образцового резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной и вторым выводом измер емого резистора, первый вывод которого соединен с первым выводом источника посто нного тока, введены третий и четвертый ключи, источник посто нного напр жени , аналоговый инвертор и преобразователь код - напр жение, вход опорного напр жени  которого соединен с выходом источника посто нного напр жени  и входом третьего ключа, выход которого объединен с выходом четвертого ключа и соединен с входом интегратора, управл ющие входы третьего и четвертого ключей соединены соответственно с п тым и шестым выходами блока цифровой обработки, группа выходов которого соединена с кодовыми входами преобразовател  код - напр жение , выход которого соединен с входом четвертого ключа, первый вывод источника посто нного тока соединен с входом аналогового инвертора, выход которого соединен с входом первого ключа.The goal is achieved by the fact that in a device for measuring the resistance deviation from a given value, containing a DC source, exemplary and measurable resistors, first and second keys, an integrator, a comparator and a digital processing unit, the first input of which is connected to the output of the comparator, the first input which is connected to the output of the comparator, the first input of which is connected to the common bus, the second input of the comparator is connected to the output of the integrator, the control input of which is connected to the third output of the digital processing unit The second output of which is connected to the control input of the first key, the output of which is connected to the information input of the integrator and the output of the second key, the control input of which is connected to the first output of the digital processing unit, the second and third inputs of which are respectively the Start and Network inputs of the device , the input of the second switch is connected to the second output of the DC source and the first output of the reference resistor, the second output of which is connected to the common bus and the second output of the measured resistor, the first output of which The third and fourth switches, a constant voltage source, an analog inverter and a converter code — the voltage whose input voltage is connected to the output of the constant voltage source and the third key input — the output which is combined with the output of the fourth key and connected to the input of the integrator, the control inputs of the third and fourth keys are connected respectively to the fifth and sixth outputs of the digital processing unit, the output group of which is connected to code inputs of the converter code - voltage, the output of which is connected to the input of the fourth key, the first output of the direct current source is connected to the input of the analog inverter, the output of which is connected to the input of the first key.

На фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - возможный вариант реализации блока цифровой обработки; на фиг. 3 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства.FIG. 1 shows a functional diagram of the device; in fig. 2 - a possible implementation of the digital processing unit; in fig. 3 - timing diagrams for the operation of the device.

Устройство содержит (фиг. 1) источник 1 посто нного тока, образцовый резистор 2, измер емый резистор 3, первый ключ 4, второй ключ 5, интегратор 6, компаратор 7, блок 8 цифровой обработки, общую шину 9, вход Пуск 10, вход Сеть 11, третий ключ 12, четвертый ключ 13, источник 14 посто нного напр жени , аналоговый инвертор 15 и преобразователь код-напр жение (ПКН) 16.The device contains (Fig. 1) DC source 1, exemplary resistor 2, measured resistor 3, first switch 4, second switch 5, integrator 6, comparator 7, digital processing unit 8, common bus 9, Start input 10, input The network 11, the third key 12, the fourth key 13, the constant voltage source 14, the analog inverter 15 and the code-voltage converter (PCN) 16.

Блок 8 цифровой обработки (фиг. 2) содержит счетчик 17, счетчик-дешифратор 18, реверсивный счетчик 19, Т-триггеры 20-22, D-триггер 23, логические элементы ЗИ 24- 26, логический элемент 2И 27, логический элемент 2И-НЕ 28,логический элемент 2ИЛИ 29, логический элемент НЕ 30, триггер Шмитта 31, одновибратор 32 и генератор 33 импульсов.The digital processing unit 8 (FIG. 2) contains a counter 17, a counter-decoder 18, a reversible counter 19, T-flip-flops 20-22, D-flip-flop 23, logical elements ZI 24-26, logic element 2И 27, logical element 2И- NOT 28, logic element 2ILI 29, logic element NOT 30, Schmitt trigger 31, one-shot 32 and pulse generator 33.

На фиг. 3 позици ми обозначены: 34 - сигнал помехи на входе Сеть 11; 35 - сигнал на выходе триггера Шмитта 31; 36 - сигнал на входе Пуск 10; 37 - сигнал на пр мом выходе первого Т-триггера 20; 38 - сигнал на выходе D-триггера 23; 39 - сигнал на выходе логического элемента ЗИ 26; 40- 43 - сигналы на выходах 1-4 счетчика-дешифратора 18 соответственно; 44 - сигнал на выходе интегратора 6; 45 - сигнал на выходе компаратора 7; 46 - сигнал на С-вхо- де счетчика 17; 47 - сигнал на выходе одно- вибратора 32; 48 - сигнал на выходе второго Т-триггера 21; 49-сигнал на выходе логического элемента 2И-НЕ 28; 50 - сигнал на С-входе реверсивного счетчика 19.FIG. The 3 positions denote: 34 — interference signal at the Network 11 input; 35 - signal at the output of the Schmitt trigger 31; 36 - Start 10 input signal; 37 - signal at the forward output of the first T-flip-flop 20; 38 - signal at the output of the D-flip-flop 23; 39 - signal at the output of logic element ZI 26; 40-43 are the signals at the outputs 1-4 of the counter-decoder 18, respectively; 44 - signal at the output of the integrator 6; 45 is the signal at the output of the comparator 7; 46 - signal at the C input of counter 17; 47 - signal at the output of the single-vibrator 32; 48 - signal at the output of the second T-flip-flop 21; 49-signal at the output of the logic element 2I-NOT 28; 50 - signal at the C-input of the reversible counter 19.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

В исходном состо нии Т-триггеры 20- 22 наход тс  в состо нии 1, 6-триггер 23 - в состо нии О. При этом на третьем выходе блока 8 цифровой обработки присутствует 1, а интегратор 6 установлен в режим сброса.In the initial state, the T-flip-flops 20-22 are in the state 1, 6-flip-flop 23 - in the state O. At the same time, at the third output of the digital processing unit 8 there is 1, and the integrator 6 is set to the reset mode.

В момент ti (фиг. 3) на вход Пуск 10 поступает короткий положительный импульс , по которому обнул ютс  Т-триггеры 20 и 22 и счетчики 17-19. По переднему фронту первого импульса с выхода триггера Шмитта 31 замыкаетс  второй ключ 5 и на вход интегратора 6 поступает напр жение Ua(t) на образцовом резисторе 2At the time ti (Fig. 3), the input of Start 10 receives a short positive pulse, through which T-flip-flops 20 and 22 and counters 17-19 zero. The leading edge of the first pulse from the output of the Schmitt trigger 31 closes the second switch 5 and the voltage Ua (t) on the reference resistor 2 is applied to the input of the integrator 6

U2(t)IRo + Um1 Sin l.(1)U2 (t) IRo + Um1 Sin l. (1)

где I - ток источника 1 посто нного тока;where I is the current of the direct current source 1;

Ro - сопротивление образцового резистора 2;Ro is the resistance of the reference resistor 2;

Umi - амплитуда сетевой помехи, наве- денной на образцовом резисторе 2;Umi is the amplitude of the network noise induced on the reference resistor 2;

Т - период помехи;T is the period of interference;

t- врем .t-time

Одновременно Т-триггер 21 устанавливаетс  в О, что переводит интегратор 6 из режима сброса в режим интегрировани  напр жени  U2(t). К концу интервала t3 -12 Т выходное напр жение Ue(t) интегратора 6 достигает значени At the same time, the T-flip-flop 21 is set to O, which transfers the integrator 6 from the reset mode to the voltage integration mode U2 (t). By the end of the interval t3 -12 T, the output voltage Ue (t) of the integrator 6 reaches the value

U6(t)y/ IRodt-fU6 (t) y / IRodt-f

оabout

Ц/ Umi , (2)C / Umi, (2)

о Т about t

где т- посто нна  времени интегратора 6.where m is the constant of the integrator time 6.

В момент 1з второй ключ 5 размыкаетс , а третий ключ 12 замыкаетс  и начинаетс  интегрирование интегратором 6 напр жени  U14 источника 14 посто нного напр жени . Этот процесс продолжаетс  доAt the moment lc, the second key 5 opens, and the third key 12 closes and integration of the voltage 14 of the constant voltage source 14 by the integrator 6 begins and begins. This process continues until

момента t4, когда напр жение достигает нул , что описываетс  равенствомtime t4, when the voltage reaches zero, which is described by

U6(t4),(3)U6 (t4), (3)

где ТХ1 t4 - t3 - интервал времени, в тече- ние которого на вход счетчика 17 поступают счетные импульсы с генератора 33 импульсов .where ТХ1 t4 - t3 is the time interval during which counting pulses from the generator of 33 pulses are received at the input of counter 17.

В счетчике 17 фиксируетс  кодIn counter 17, a code is fixed.

Nxi Txi f Nxi Txi f

ReRe

T-f,T-f,

(4)(four)

-х,-,х,.--щгде f - частота импульсов генератора 33 импульсов.x, -, x, .-- where f is the pulse frequency of the generator 33 pulses.

В момент t4 второй Т-триггер 21 устанавливаетс  в 1 и переводит интегратор 6 в режим сброса.At time t4, the second T-flip-flop 21 is set to 1 and switches the integrator 6 to the reset mode.

Выходной код счетчика 17, поступа  на ПКН 16, формирует на его выходе напр жение Die.The output code of the counter 17, acting on PKN 16, forms the voltage Die at its output.

U16 ReU16 Re

Т f/N ,T f / N,

wio - w0 Nwio - w0 N

где N - разр дность ПКН 16.where N is the PCN rank of 16.

С началом очередного периода сигнала на входе Сеть 11 (момент ts) второй Т-триггер 21 переводитс  в О, устанавлива  ин- тегратор 6 в режим интегрировани . На вход интегратора 6 через первый ключ 4 подаетс  напр жение Us(t) на измер емом резисторе 3With the beginning of the next period of the signal at the input of Network 11 (time ts), the second T-flip-flop 21 is transferred to O, setting the integrator 6 into the integration mode. The input of the integrator 6 through the first key 4 is supplied with the voltage Us (t) on the measured resistor 3

U3(t)IRx + Um2Sin ,U3 (t) IRx + Um2Sin,

где Um2 - амплитуда сетевой помехи, наведенной на измер емом резисторе 3.where Um2 is the amplitude of the network noise induced on the measured resistor 3.

В момент те заканчиваетс  текущий период сигнала на входе Сеть 11, а напр жение Ue(t) на выходе интегратора 6 достигает значени At the time of those, the current period of the signal at the input of the Network 11 ends, and the voltage Ue (t) at the output of the integrator 6 reaches the value

l3Jl3J

Ue (te) - Y /1 Rx d t +Ue (te) - Y / 1 Rx d t +

2Т2T

T.T.

В моментte первый ключ 4 размыкаетс , а четвертый ключ 13 замыкаетс  и интегратор 6 начинает интегрировать напр жение Die с ПКН 16. Этот процесс продолжаетс  до момента т., когда напр жение Ue(t) достигает нул , что описываетс  равенствомAt the moment, the first key 4 opens, and the fourth key 13 closes and integrator 6 begins to integrate the voltage Die with PKN 16. This process continues until the moment t, when the voltage Ue (t) reaches zero, which is described by

U6(t7)lRxT- Tx2 o,U6 (t7) lRxT- Tx2 o,

где Тх t - te - интервал времени, в течение которого на реверсивный счетчик 19, работающий в режиме вычитани , поступают счетные импульсы.where Тх t - te is the time interval during which counting pulses are sent to the reversible counter 19, operating in the subtraction mode.

Разр дность реверсивного счетчика 19 выбираетс  равной разр дности ПКН 16.The width of the reversible counter 19 is selected to be equal to the bit of the PCN 16.

При Ro RX в реверсивном счетчике 19 фиксируетс  кодWhen Ro RX in the reverse counter 19 is fixed, the code

Nx N-Tx2f Nx N-Tx2f

Ro - RXRo - RX

ReRe

N.N.

При Ro Ro Tx Т и в некоторый момент времени реверсивный счетчик 19 обнул етс . Возникающий сигнал переноса переводит третий Т-триггер 22 в 1, а счетчик 19-в режим сложени , и счет импульсов продолжаетс . К концу интервала ТХ2 в счетчике 19 фиксируетс  кодWith Ro Ro Tx T and at some point in time, the reversible counter 19 is zeroed. The emerging transfer signal translates the third T-flip-flop 22 to 1, and the counter 19-to the addition mode, and the pulse counting continues. By the end of the interval TX2 in the counter 19 is fixed code

N N

RX RO Ro Rx ro ro

N .N.

Таким образом, код Nx, зафиксированный в реверсивном счетчике 19. соответствует процентному отклонению сопротивлени  измер емого резистора 3 от номинального значени , задаваемого сопротивлением Ro образцового резистора 2.Thus, the Nx code recorded in the reversible counter 19. corresponds to the percentage deviation of the resistance of the measured resistor 3 from the nominal value specified by the resistance Ro of the reference resistor 2.

Знак отклонени  формируетс  третьим Т-триггером 22; при Rx Ro после окончани  цикла измерени  он остаетс  в при Rx RO-B 1.The rejection sign is generated by the third T-trigger 22; at Rx Ro, after the end of the measurement cycle, it remains in at Rx RO-B 1.

Результат измерени  не подвержен вли нию сетевых помех, наводимых на измер емом и образцовом резисторах.The measurement result is not affected by network interference induced on the measured and reference resistors.

Claims (1)

Формула изобретени  Устройство измерени  отклонени  сопротивлени  от заданного значени , содержащее источник посто нного тока, образцовый и измер емый резисторы, первый и второй ключи, интегратор, компаратор и блок цифровой обработки , первый вход которого соединен с выходом компаратора, первый вход которого соединен с общей шиной, второй вход компаратора соединен с выходом интегратора, управл ющий вход которого соединен с третьим выходом блока цифровой обработки , второй выход которого соединен с управл ющим входом первого ключа, выходClaim device Measuring the deviation of resistance from a predetermined value, containing a DC source, exemplary and measurable resistors, first and second keys, an integrator, a comparator and a digital processing unit, the first input of which is connected to the output of the comparator, the first input of which is connected to the common bus The second input of the comparator is connected to the output of the integrator, the control input of which is connected to the third output of the digital processing unit, the second output of which is connected to the control input of the first key, course которого соединен с информационным входом интегратора и выходом второго ключа, управл ющий вход которого соединен с первым выходом блока цифровой обработки , второй и третий входы которого  вл ютс  соответственно входами Пуск и Сеть устройства, информационный выход блока цифровой обработки  вл етс  выходом устройства , вход второго ключа соединен с вторым выводом источника посто нного тока иwhich is connected to the information input of the integrator and the output of the second key, the control input of which is connected to the first output of the digital processing unit, the second and third inputs of which are respectively the Start and Network inputs of the device, the information output of the digital processing unit is the output of the device, the input of the second key connected to the second output of the DC source and первым выводом образцового резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной и вторым выводом измер емого резистора , первый вывод которого соединен с первым выводом источника посто нного тока , отличающеес  тем, что, с целью увеличени  точности измерений и повышени  помехозащищенности, в него введены третий и четвертый ключи, источник посто нного напр жени , аналоговый инвертор иThe first terminal of the reference resistor, the second terminal of which is connected to the common busbar and the second terminal of the measured resistor, the first terminal of which is connected to the first terminal of the direct current source, characterized in that, in order to increase measurement accuracy and increase noise immunity, the third and fourth switches, a DC power source, an analog inverter and преобразователь код - напр жение, вход опорного напр жени  которого соединен с выходом источника посто нного напр жени  и входом третьего ключа, выход которого объединен с выходом четвертого ключа иconverter code - voltage, the input of the reference voltage of which is connected to the output of a constant voltage source and the input of a third key, the output of which is combined with the output of the fourth key and соединен с входом интегратора, управл ющие входы третьего и четвертого ключей соединены соответственно с п тым и шестым выходами блока цифровой обработки, группа выходов которого соединена с кодовыми входами преобразовател  код - напр жение , выход которого соединен с входом четвертого ключа, первый вывод источника посто нного тока соединен с входом аналогового инвертора, выход которогоconnected to the integrator input, the control inputs of the third and fourth keys are connected respectively to the fifth and sixth outputs of the digital processing unit, the output group of which is connected to the code inputs of the converter code - voltage, the output of which is connected to the input of the fourth key, the first output of the constant source current is connected to the input of an analog inverter, the output of which соединен с входом первого ключа.connected to the input of the first key. ## vv мm 3333 3S 3 36 3 40 У 33S 3 36 3 40 Y 3 fc 4 # W W 50fc 4 # W W 50