Resistencia equivalente de la matriz de medición de resistencia

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Resistencia equivalente de la matriz de medición de resistencia

matriz
Física
resistencia

colofonia pascual

Para medir muchas resistencias (de alta resistencia) en un entorno hostil, quiero configurar una matriz de estas resistencias bajo prueba ( $R_{00} \dots R_{nm}$ ).

las resistencias $R_{x0} \dots R_{xn}$ y $R_{y0} \dots R_{ym}$ son interruptores para seleccionar la resistencia bajo prueba. Estos interruptores no tienen una resistencia de aislamiento infinita cuando están abiertos, así que los dibujé como resistencias. Un amperímetro combinado con una fuente de voltaje está conectado entre + y GND.

Quiero calcular el error que está causando el resto de la matriz de resistencias al activar una resistencia.

Por ejemplo, si los interruptores $R_{y0}$ y $R_{x0}$ están cerrados (ajustados a $0\ \Omega$ ) y los otros interruptores están abiertos (establecidos en $10\ G\Omega$ ) para medir la corriente a través $R_{00}$ , tengo que considerar las otras resistencias como una resistencia en paralelo, provocando un error para la medición. ¿Cómo calculo esta resistencia?

Cuando todas las resistencias bajo prueba se consideran iguales y todos los interruptores abiertos se consideran iguales, creo que debe haber alguna simplificación, como considerar que todas las filas estén conectadas entre sí y las columnas estén conectadas entre sí. Pero de alguna manera estoy atascado en probar esto y no tengo un enfoque real.

Actualizar:

Como sugirió Neil_UK , la siguiente sería una mejor configuración para permitir proteger la corriente que pasaría a través de las filas que no tienen la resistencia medida actualmente. Suponiendo que la protección funciona perfectamente, el error podría calcularse como una resistencia en paralelo de todas las resistencias de aislamiento. $R_{xn}$ más todas las resistencias en la fila medida $R_{xn}$ .

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Respuestas (1)

Resistencia equivalente de la matriz de medición de resistencia

Neil_ES · Answer 1

Puede hacerlo mejor que tolerar que el resto de la matriz de resistencias cause un error en la que ha seleccionado. Puede medir cada uno individualmente, con un error mínimo de los demás. La técnica se llama 'protección'.

Digamos que desea medir la resistencia Rnm, en la fila n, columna m. Forzar la fila n a (digamos) 1v. Mida la corriente que sale de la columna m con un amplificador de transimpedancia de tierra virtual (TIA). La medición de la corriente en una entrada de tierra virtual garantiza que la columna m esté en 0v y que haya exactamente 1v en la resistencia. Calcule la resistencia como tensión/corriente aplicada.

Si esto fuera todo lo que hizo, las otras resistencias en la matriz también contribuirían a un flujo de corriente en la columna m.

Pero podemos protegernos de esa corriente. Forzar todas las demás filas a 0v. Los resistores Rxm ahora tienen cero voltios entre ellos. Como la columna m también está a 0v, no fluye corriente a través de ellas. Por tanto, no hay error en la corriente medida por el TIA de la columna m.

Las resistencias Rnx conducirán corriente desde la fila n. Sin embargo, estamos forzando ese voltaje a 1v, sin medir la corriente que fluye a través de él, por lo que esta corriente adicional no provoca ningún error en la medición.

He dicho que hay un error mínimo causado por la conducción de las otras resistencias. Si el amplificador de tierra virtual no mantiene la columna m exactamente a 0v, o los interruptores de protección no conducen las otras filas exactamente a 0v, habrá un voltaje en las resistencias Rxm. Cuanto más baja sea la compensación de entrada en el TIA, más bajas serán las resistencias del interruptor y menos errores causarán las otras resistencias.

Puede parecer que esto usa más hardware que simplemente multiplexar las resistencias como se muestra, pero no mucho. Cada fila requiere un interruptor 2:1, para conectarlo a 1v o 0v. Todas las columnas se pueden multiplexar mediante un solo mux m:1 en un solo TIA. De todos modos, se necesita el TIA para medir la resistencia, sin embargo, multiplexa las resistencias.

Gracias por la excelente sugerencia para mejorar la configuración. ¿Lo entendí correctamente? (ver actualización en la pregunta).
Sí, eso se ve bien. Si estamos hablando de picoamperios, entonces puede haber un beneficio al tratar de controlar las fugas en el multiplexor de salida también, ¿quizás haciendo que RL4-6 también sean tipos c/o que cambien a tierra para desviar las fugas del medidor? No estoy seguro de entender su 'cálculo de error', creo que podría haber intercambiado índices. Sin embargo, en el nivel pA/100v, la fuga a través de los relés no necesariamente se verá como una gran resistencia 'apagada', por lo que probablemente necesite una evaluación explícita y una suma de las rutas de fuga en cada configuración.

Resistencia equivalente de la matriz de medición de resistencia

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Neil_ES

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Neil_ES

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