專利名稱:用二進(jìn)制電路調(diào)變的阻抗元件及其專用開關(guān)的制作方法
本發(fā)明屬于基本電氣元件，特別是涉及可調(diào)電阻器，可變電容器，以及可調(diào)電感器。在各種基本電路、單元電路以及各類電子儀器、通訊設(shè)備中，經(jīng)常使用可調(diào)變參數(shù)值的電氣元件，如可調(diào)電阻器、可調(diào)電感器、可調(diào)電容器。常見的此類元件可由基本元件及調(diào)節(jié)部件組成。如電位器由線繞(或敷膜)電阻及可動彈簧片組成。由于此種元件的可調(diào)范圍、精密度，受到很大限制，所以不得不設(shè)計(jì)比較復(fù)雜的線路來達(dá)到改變電參數(shù)的目的。例如在GB2108688A的復(fù)印機(jī)專利文獻(xiàn)中，控制光源強(qiáng)度的電阻器組，就是此類線路之一。它是將不同阻值的可調(diào)電阻分別與一只開關(guān)串聯(lián)，而后將各組電阻及開關(guān)并聯(lián)，然后再將并聯(lián)好的線路串聯(lián)上一個(gè)固定電阻和開關(guān)。用這種線路代替一只可調(diào)電阻器，可調(diào)范圍仍受到很大限制，而且體積較大。在小型化或大量使用可調(diào)電阻的儀器設(shè)備中，仍感很不方便，因而限制儀器設(shè)備的使用范圍。
本發(fā)明的目的是對上述調(diào)變電路做出改進(jìn)，設(shè)計(jì)制造出一種體積小，重量輕，線路簡單，調(diào)變范圍可以達(dá)到相當(dāng)大或調(diào)變精度高而調(diào)變范圍小的阻抗元件。為此發(fā)明設(shè)計(jì)了調(diào)變阻抗元件的二進(jìn)制電路。從電路的角度來看，阻抗元件可分為兩類，其中一類為串聯(lián)使參數(shù)相加的元件，如電阻或電感元件;另一類為并聯(lián)使參數(shù)相加的元件，如電容。對于第一類元件我們?nèi)個(gè)元件組成的系列，其參數(shù)值分別為R1(L2)，R2(L2)，……Rn(Ln)，且各元件Ri(Li)(i＝1，2，3，……n)之間有Ri(Li)＝2Ri-1(Li-1)或Ri(Li)≈2Ri-1(Li-1)。各元件Ri(Li)分別與開關(guān)Ki并聯(lián)，構(gòu)成n個(gè)組合件，再將n個(gè)組合件參數(shù)值依次從小到大串聯(lián)起來，組成一個(gè)以R1(L1)為單位的二進(jìn)制電路，或近似二進(jìn)制電路。對于第二類元件，同樣取n個(gè)元件的系列其參數(shù)值分別為C1，C2……Cn，并且第i個(gè)元件的值為Ci＝2Ci-1或Ci≈2Ci-1，各元件Ci分別與開關(guān)Ki串聯(lián)成組合件，而后將各組合件按參數(shù)值由小到大排列并聯(lián)成為一個(gè)以C1為單位的二進(jìn)制電路，或近似二進(jìn)制電路。其可調(diào)值為0～(2n-1)R1，0～(2n-1)C1之間的R1(C1)的整數(shù)倍(或其近似值)。
這樣的二進(jìn)制電路(或近似二進(jìn)制電路)調(diào)變的參數(shù)值的最小單位是R1(L1)或C1，取值是不連續(xù)變化的，若要取得連續(xù)參數(shù)值的調(diào)變，對第一類電路，只需串聯(lián)一只參數(shù)值為R0(L0)，且R0(L0)≥R1(L1)的可調(diào)參數(shù)原器件;對第二類電路只需在C1前面并聯(lián)一只參數(shù)值為C0，且C0≥C1的可調(diào)參數(shù)原器件，這樣電路的調(diào)變范圍為0～2nR0及0～2nC0的任何參數(shù)值。
由于目前市場上流通的元件，要找到準(zhǔn)確的參數(shù)關(guān)系值Ri(Li)＝2Ri-1(Li-1)較難，一般可采用Ri(Li)≈2Ri-1(Li-1)這個(gè)關(guān)系式，其近似程度可根據(jù)設(shè)計(jì)需要，及市場上能購到的元件而定。
對于R0(L0)或C0可變參數(shù)元件的選取，可根據(jù)電路的設(shè)計(jì)精度要求來確定。
本發(fā)明所用開關(guān)可以是現(xiàn)有的各種型號開關(guān)，但最好使用本發(fā)明的專用開關(guān)。圖6所示的是串聯(lián)開關(guān)組，圖7所示的是并聯(lián)開關(guān)組。串聯(lián)開關(guān)組是將n個(gè)開關(guān)K1，K2，……Kn做成一體，其連接方法是互相串聯(lián)，觸點(diǎn)的固定端和活動端都有接線端(1，2)。并聯(lián)開關(guān)組同樣把K1，K2，……Kn的n個(gè)開關(guān)做成一體，連接方法是將各開關(guān)的一端接在一起，另一端連接線端1，開關(guān)的接線端2連接一個(gè)公共接點(diǎn)上。即開關(guān)組互相并聯(lián)。
做為本發(fā)明的實(shí)施例子，圖1是上述第一類二進(jìn)制電路的基本線路圖，實(shí)際上是一只大范圍不連續(xù)調(diào)變的電阻元件，R1，R2，R3，……Rn是n個(gè)固定電阻，它們之間的關(guān)系是Ri＝2i-1R1或Ri≈2i-1R1，(i＝1，2，3，……n)，K1，K2……Kn是對應(yīng)n個(gè)固定電阻的連接開關(guān)。圖1-A是電路圖1的變種形式。
圖2是上述第二類二進(jìn)制電路的基本電路，實(shí)質(zhì)上是一只大范圍不連續(xù)調(diào)變的電容元件，C1，C2，C3，……Cn是n個(gè)固定電容，它們之間的關(guān)系為Ci＝2i-1C1，或Ci≈2i-1C1，(i＝1，2，3，……n)，K1，K2，……Kn是對應(yīng)n個(gè)固定電容的連接開關(guān)。
圖3是一只大范圍連續(xù)調(diào)變的電阻元件，電路的設(shè)計(jì)基本與圖1相同，所不同的是在基本線路前端R1前面串聯(lián)上一只可變電阻R0，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)變目的。調(diào)變范圍可達(dá)0～2nR1。
圖4是一只大范圍連續(xù)調(diào)變的電容元件，電路設(shè)計(jì)基本與圖2相同，所不同的是在圖2線路前端并聯(lián)一只可變電容，調(diào)變范圍可達(dá)0～2nC1。
圖5是解微分方程(如拉普拉斯方程)的通用R-C型網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)結(jié)點(diǎn)電路圖，是由圖3和圖4綜合而成，由于它有很大的調(diào)變范圍，所以適用范圍廣泛，這種網(wǎng)絡(luò)模擬機(jī)在解溫度場、流場等方面問題有著廣泛應(yīng)用前景。通用性能相當(dāng)好。
做為另一個(gè)實(shí)施例子，可以利用圖3電路，選取R1為0.01Ω或更低一個(gè)量級的電阻系列，制造出一個(gè)精確度相當(dāng)高、小巧的電阻箱。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，可做成體積小、重量輕、調(diào)變范圍相當(dāng)大的阻抗元件，同時(shí)也可做成調(diào)變范圍小，而精密度極高的阻抗元件，這種電路的結(jié)構(gòu)簡單，而適用范圍廣泛，對于大大擴(kuò)大電子儀器量程，提高測量精度，有著重要實(shí)際意義。
若應(yīng)用本發(fā)明制成的R-C網(wǎng)絡(luò)通用模擬機(jī)，在解溫度場、流場的拉普拉斯方程等方面問題，有著很好通用性。
權(quán)利要求
1.一般可調(diào)變的電氣元件是由基本原器件及調(diào)節(jié)器件組成。本發(fā)明的阻抗元件的調(diào)變其特征是調(diào)變器件采用二進(jìn)制電路或近似二進(jìn)制電路。對于串聯(lián)能使參數(shù)值疊加的調(diào)變元件，其二進(jìn)制或近似二進(jìn)制電路的特征是由原器件及開關(guān)組成。并將具有一定參數(shù)值的Ri(Li)(i=1，2，3，……n)的n個(gè)器件從小到大依次排列，每個(gè)原器件Ri與一個(gè)開關(guān)Ki并聯(lián)，然后再串聯(lián)起來，如圖1，圖1-A所示。對于并聯(lián)能使參數(shù)值疊加的調(diào)變元件，其二進(jìn)制或近似二進(jìn)制電路的特征是由原器件及開關(guān)組成，并將具有一定參數(shù)值Ci(i=1，2，3，……n)的n個(gè)原器件從小到大排列，每個(gè)原器件Ci與一個(gè)開關(guān)Ki串聯(lián)，然后再并聯(lián)起來，如圖2所示。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的調(diào)變阻抗元件，其特征是在第一類元件的二進(jìn)制或近似二進(jìn)制電路上串聯(lián)一只可變參數(shù)值的原器件R0(L0)，其參數(shù)值為R0(L0)≥R1(L1);在第二類元件的二進(jìn)制或近似二進(jìn)制電路上并聯(lián)一只可變參數(shù)值的原器件C0，其參數(shù)值為C0≥C1。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1，2所述的調(diào)變阻抗元件的二進(jìn)制或近似二進(jìn)制電路，其特征是原器件的參數(shù)可根據(jù)下列關(guān)系式選取。Ri(Li)＝2Ri-1(Li-1)，(i＝2，3，4，……n)或Ri(Li)≈2Ri-1(Li-1)，(i＝2，3，4，……n)即Ri(Li)＝2i-1R1(L1)，Ri(Li)≈2i-1R1(L1)，(i＝1，2，3，……n)Ci＝2Ci-1，Ci≈2Ci-1，(i＝2，3，4，……n)即Ci＝2i-1C1，Ci≈2i-1C1，(i＝1，2，3，……n)R1和C1可按實(shí)際需要選取。R0≥R1;C0≥C1
4.按權(quán)利要求
1，2所述的調(diào)變阻抗元件的二進(jìn)制或近似二進(jìn)制電路的開關(guān)其特征是采用一般開關(guān)或采用本發(fā)明的專用開關(guān)，此專用開關(guān)可以是n個(gè)連成一體的串聯(lián)開關(guān)組，也可以是n個(gè)連成一體的并聯(lián)開關(guān)組，如圖6，圖7所示。
5.按權(quán)利要求
3所述的調(diào)變阻抗元件的二進(jìn)制或近似二進(jìn)制電路的開關(guān)其特征是采用一般開關(guān)或采用本發(fā)明的專用開關(guān)，此專用開關(guān)可以是n個(gè)連成一體的串聯(lián)開關(guān)組，也可以是n個(gè)連成一體的并聯(lián)開關(guān)組，如圖6，圖7所示。
專利摘要
本發(fā)明屬于基本電氣元件。用二進(jìn)制電路調(diào)變阻抗參數(shù)，調(diào)變范圍可以很大，也可以很小，高精度。產(chǎn)品體積小，重量輕。若采用本發(fā)明的開關(guān)，效果更好。本發(fā)明對于提高某些電子儀器的性能，大大擴(kuò)大量程，對提高測量精度方面，有著重要的實(shí)用價(jià)值。應(yīng)用本發(fā)明制成的R-C通用網(wǎng)絡(luò)模擬機(jī)，在解溫度場、流場的拉普拉斯方程等方面問題，將有著很好通用性。
文檔編號H01C13/02GK86105213SQ86105213
公開日1987年2月11日 申請日期1986年8月24日
發(fā)明者楊寶時(shí) 申請人:河南省科學(xué)院地理研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan