專利名稱:用二進制電路調(diào)變的阻抗元件及其專用開關的制作方法
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，所以不得不設計比較復雜的線路來達到改變電參數(shù)的目的。例如在GB2108688A的復印機專利文獻中，控制光源強度的電阻器組，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串聯(lián)，而后將各組電阻及開關并聯(lián)，然后再將并聯(lián)好的線路串聯(lián)上一個固定電阻和開關。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)電阻的儀器設備中，仍感很不方便，因而限制儀器設備的使用范圍。
本發(fā)明的目的是對上述調(diào)變電路做出改進，設計制造出一種體積小，重量輕，線路簡單，調(diào)變范圍可以達到相當大或調(diào)變精度高而調(diào)變范圍小的阻抗元件。為此發(fā)明設計了調(diào)變阻抗元件的二進制電路。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Ki并聯(lián)，構成n個組合件，再將n個組合件參數(shù)值依次從小到大串聯(lián)起來，組成一個以R1(L1)為單位的二進制電路，或近似二進制電路。對于第二類元件，同樣取n個元件的系列其參數(shù)值分別為C1，C2……Cn，并且第i個元件的值為Ci＝2Ci-1或Ci≈2Ci-1，各元件Ci分別與開關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)成為一個以C1為單位的二進制電路，或近似二進制電路。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)。
這樣的二進制電路(或近似二進制電路)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，要找到準確的參數(shù)關系值Ri(Li)＝2Ri-1(Li-1)較難，一般可采用Ri(Li)≈2Ri-1(Li-1)這個關系式，其近似程度可根據(jù)設計需要，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)電路的設計精度要求來確定。
本發(fā)明所用開關可以是現(xiàn)有的各種型號開關，但最好使用本發(fā)明的專用開關。圖6所示的是串聯(lián)開關組，圖7所示的是并聯(lián)開關組。串聯(lián)開關組是將n個開關K1，K2，……Kn做成一體，其連接方法是互相串聯(lián)，觸點的固定端和活動端都有接線端(1，2)。并聯(lián)開關組同樣把K1，K2，……Kn的n個開關做成一體，連接方法是將各開關的一端接在一起，另一端連接線端1，開關的接線端2連接一個公共接點上。即開關組互相并聯(lián)。
做為本發(fā)明的實施例子，圖1是上述第一類二進制電路的基本線路圖，實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個固定電阻，它們之間的關系是Ri＝2i-1R1或Ri≈2i-1R1，(i＝1，2，3，……n)，K1，K2……Kn是對應n個固定電阻的連接開關。圖1-A是電路圖1的變種形式。
圖2是上述第二類二進制電路的基本電路，實質(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個固定電容，它們之間的關系為Ci＝2i-1C1，或Ci≈2i-1C1，(i＝1，2，3，……n)，K1，K2，……Kn是對應n個固定電容的連接開關。
圖3是一只大范圍連續(xù)調(diào)變的電阻元件，電路的設計基本與圖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，以實現(xiàn)連續(xù)調(diào)變目的。調(diào)變范圍可達0～2nR1。
圖4是一只大范圍連續(xù)調(diào)變的電容元件，電路設計基本與圖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)絡的一個結點電路圖，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)絡模擬機在解溫度場、流場等方面問題有著廣泛應用前景。通用性能相當好。
做為另一個實施例子，可以利用圖3電路，選取R1為0.01Ω或更低一個量級的電阻系列，制造出一個精確度相當高、小巧的電阻箱。
本發(fā)明的優(yōu)點是，可做成體積小、重量輕、調(diào)變范圍相當大的阻抗元件，同時也可做成調(diào)變范圍小，而精密度極高的阻抗元件，這種電路的結構簡單，而適用范圍廣泛，對于大大擴大電子儀器量程，提高測量精度，有著重要實際意義。
若應用本發(fā)明制成的R-C網(wǎng)絡通用模擬機，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)變器件采用二進制電路或近似二進制電路。對于串聯(lián)能使參數(shù)值疊加的調(diào)變元件，其二進制或近似二進制電路的特征是由原器件及開關組成。并將具有一定參數(shù)值的Ri(Li)(i=1，2，3，……n)的n個器件從小到大依次排列，每個原器件Ri與一個開關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，其二進制或近似二進制電路的特征是由原器件及開關組成，并將具有一定參數(shù)值Ci(i=1，2，3，……n)的n個原器件從小到大排列，每個原器件Ci與一個開關Ki串聯(lián)，然后再并聯(lián)起來，如圖2所示。
2.根據(jù)權利要求
1的調(diào)變阻抗元件，其特征是在第一類元件的二進制或近似二進制電路上串聯(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制或近似二進制電路上并聯(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)權利要求
1，2所述的調(diào)變阻抗元件的二進制或近似二進制電路，其特征是原器件的參數(shù)可根據(jù)下列關系式選取。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可按實際需要選取。R0≥R1;C0≥C1
4.按權利要求
1，2所述的調(diào)變阻抗元件的二進制或近似二進制電路的開關其特征是采用一般開關或采用本發(fā)明的專用開關，此專用開關可以是n個連成一體的串聯(lián)開關組，也可以是n個連成一體的并聯(lián)開關組，如圖6，圖7所示。
5.按權利要求
3所述的調(diào)變阻抗元件的二進制或近似二進制電路的開關其特征是采用一般開關或采用本發(fā)明的專用開關，此專用開關可以是n個連成一體的串聯(lián)開關組，也可以是n個連成一體的并聯(lián)開關組，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，效果更好。本發(fā)明對于提高某些電子儀器的性能，大大擴大量程，對提高測量精度方面，有著重要的實用價值。應用本發(fā)明制成的R-C通用網(wǎng)絡模擬機，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 申請人:河南省科學院地理研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan