12.4. Кодокеровані високоомні міри
Верхня межа відтворення опору імітатором-магазином з декадами пасивних опорів [117] за аналогією із традиційними кодокерованими магазинами, обмежується опором ізоляції ключів. Відомо, що високоомні вимірювання є водночас і високовольтними, причому всі три групи існуючих високоомних омметрів - з резистивними і конденсаторними перетворювачами та з джерелами струму – допускають трипровідне підключення об'єкта вимірювання [118]. Традиційно для побудови високоомних мір використовувались пасивні або активні імітатори на базі трипроменевої зірки [118-121]. У метрологічному аспекті резистивна зірка є неперспективною через низьку точність, зумовлену великою кількістю неточних високоомних резисторів, а також похибками електрометричного підсилювача та впливом опорів ізоляції і паразитних струмів витоку конструкції магазину. Згадані недоліки усуваються в структурах активних високовольтних тризатискачевих імітаторів опору [122, 123]. Принцип дії таких імітаторів заснований на поділі вхідного струму, який протікає через високовольтний затискач, при цьому два інші низьковольтні затискачі повинні перебувати під однаковими потенціалами (рис. 12.5) [122, 123]. Аналіз показав, що при відповідному підключенні це
БК – блок керування
Р
ис.
12.5. Структурна схема високоомної
кодокерованої міри опору
забезпечується в усіх відомих типах високоомних вимірювачів. Вхідний резистор RNj як перетворювач вхідної напруги на струм є єдиним високовольтним елементом схеми. Імітований схемою опір Ri, дорівнюватиме:
,
(12.10)
де RNj
- опір включеного масштабного резистора;
;
;
(для помножувального ЦАП); e1,
e2,
,
-
напруги зміщення та вхідні струми ОП
DA1,
DA2.
Як видно із співвідношення (12.10), за умови, що рівень вихідних напруг ОП DA1, DA2 становить декілька вольт, похибка високоомної КМО визначатиметься переважно похибками високовольтного подільника напруги, КПН та масштабних струмозадавальних резисторів RNj,. Враховуючи, що відносна похибка серійних ЦАП значно зростає із зменшенням коду μ, то із збільшенням відтворюваного опору збільшуватиметься і його відносна похибка. Уникнути цього недоліку можна, використовуючи в колі зворотного зв'язку ОП DA2 відповідно підігнаний магазин провідності та масштабного резистора. Однією з найбільших переваг аналізованої високоомної міри є відносна простота в реалізації, оскільки потрібен лише один високовольтний елемент, перемикач S спеціальної конструкції та масштабні резистори RNj захищені від струмів витоку через ізоляцію. Решта використаних елементів є типовими для сучасної вимірювальної техніки.
ВИСНОВКИ. Розглянуті в цій темі принципи побудови кодокерованих мір опору дозволяють зробити такі висновки:
1. Використання методу імітації дає принципову можливість відтворення електричного опору з малою дискретністю.
2. На основі імітаторів електричного опору можуть бути створені уніфіковані широкодіапазонні КМО з автоматичним перемиканням піддіапазонів.
3. Базовими елементами імітаторів опору є перетворювач вхідного сигналу - напруги або струму - в напругу, керований подільник напруги та вихідний перетворювач напруги у струм або напругу.
4. Метод відтворення електричного опору через його імітацію, завдяки заміні операції квантування опору операцією квантування напруги та необхідності використання лише декількох прецизійних масштабних резисторів, дає можливість будувати широкодіапазонні міри вищої точності порівняно із традиційними методами.
5. Для автоматичного перемикання піддіапазонів відтворення опору найдоцільніше використовувати потенціально-струмову комутацію масштабних резисторів.