CN219609073U - 一种电阻阻值测量模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型旨在提供一种电路简单，成本低，测量精度高的电阻阻值测量模块。本实用新型包括供电模块、电流电压采集模块、控制模块以及采样电阻，所述采样电阻和被测电阻相串联，所述采样电阻和被测电阻均与所述供电模块电信号连接，所述电流电压采集模块包括电压放大模块和电流放大模块，所述电压放大模块的正极与被测电阻的一端相连接，所述电压放大模块的负极与被测电阻的另一端相连接，所述电流放大模块的正极与所述采样电阻的一端相连接，所述电流放大模块的负极与所述采样电阻的另一端相连接，所述电流放大模块、所述电压放大模块以及所述供电模块均与所述控制模块电信号连接。本实用新型应用于电阻测量技术领域。

Description

一种电阻阻值测量模块

技术领域

本实用新型应用于电阻测量技术领域，特别涉及一种电阻阻值测量模块。

背景技术

随着信息时代的日益发展，各种消费类电子产品不断更新换代，对消费电子的测量设备的需求也越来越大。目前，电子产品的功能多样化，需要测试的功能需要更加全面，测量电阻阻值的需求也相应增多，现如今的测量设备一般采用大体积LCR等仪器进行电阻的测量。

市面上存在各种电阻阻值测试设备，但是这些测试设备中，能达到高精度测试的设备体积较大、价格贵；而体积小的设备只能测量独立电阻，无法测量板载电阻，而且测量精度低。现有一公开号为CN205374602U的专利文献提出了一种电阻阻值快速测量装置，其包括电池、第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻至第四电阻、第一电容、第二电容、稳压管、三极管和毫伏表，第二运算放大器和其***阻容元件构成反向放大器，对被测电阻的电压进行放大，毫伏表接在第二运算放大器的输出端，测量第二运算放大器的输出电压，毫伏表显示读数即为被测电阻的阻值。但是，该测量装置并没有采用模数转换器以及控制器经过运算来测量电阻，因此测量的精度还不够高。如能设计出一种电路简单，成本低，测量精度高的电阻阻值测量模块，则能够很好地解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种电路简单，成本低，测量精度高的电阻阻值测量模块。

本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括供电模块、电流电压采集模块、控制模块以及采样电阻，所述采样电阻和被测电阻相串联，所述采样电阻和被测电阻均与所述供电模块电信号连接，所述电流电压采集模块包括电压放大模块和电流放大模块，所述电压放大模块的正极与被测电阻的一端相连接，所述电压放大模块的负极与被测电阻的另一端相连接，所述电流放大模块的正极与所述采样电阻一端相连接，所述电流放大模块的负极与所述采样电阻的另一端相连接，所述电流放大模块、所述电压放大模块以及所述供电模块均与所述控制模块电信号连接。

进一步地，所述一种电阻阻值测量模块还包括模数转换模块，所述电流放大模块和所述电压放大模块均与所述模数转换模块电信号连接，所述模数转换模块与所述控制模块电信号连接。

进一步地，所述供电模块包括数模转换模块和运算放大模块，所述数模转换模块和所述运算放大模块电信号连接，所述运算放大模块与所述采样电阻电信号连接。

进一步地，所述采样电阻包括第一电阻、第二电阻以及第三电阻，所述一种电阻阻值测量模块还包括第一继电器和第二继电器，所述第一电阻、所述第二电阻以及第三电阻的一端均与所述电流放大模块的负极相连接，所述第一电阻和所述第二电阻的另一端与所述第一继电器的一端相连接，所述第三电阻和所述第一继电器的另一端均与所述第二继电器的一端相连接，所述供电模块的正极和所述电流放大模块的正极均与所述第二继电器的另一端相连接，所述供电模块的负极与被测电阻相连接。

进一步地，所述一种电阻阻值测量模块还包括电压反馈模块，所述电压反馈模块的两个输入端分别与被测电阻的两端相连接，所述电压反馈模块的输出端与所述供电模块相连接。

进一步地，所述一种电阻阻值测量模块还包括电流反馈模块，所述电流反馈模块的两个输入端分别与所述采样电阻的两端相连接，所述电流反馈模块的输出端与所述供电模块相连接。

本实用新型的有益效果是：当需要对电阻进行测量时，首先根据被测电阻的阻值判断是否需要切换档位，然后所述控制模块设置对应的放大倍数，所述控制模块控制所述供电模块输出与档位相对应的电流，先经过对应的采样电阻，再经过被测电阻后流回所述供电模块的负极，所述电流放大模块放大采样电阻两端的电压，所述电压放大模块放大被测电阻两端的电压，然后所述模数转换模块采集二者的电压，并将模拟信号转换为数字信号，所述控制模块通过I2C通讯读取所述模数转换模块的两个数值并将其转换为模拟信号，得出U1和U2两个电压值，最后根据运算公式即可计算出被测电阻的阻值。与传统的测量设备相对比，本实用新型不仅电路简单，成本低，而且采用本实用新型测试电阻，可直接测量板载电阻和独立电阻，完全能够达到市面上LCR表的高精度测量。

附图说明

图1是本实用新型的***框图；

图2是所述供电模块、所述电压反馈模块、所述电流反馈模块以及所述采样电阻的电路连接原理图；

图3是所述电流电压采集模块和所述模数转换模块的电路连接原理图；

图4是所述数模转换模块D的电路原理图；

图5是所述运算放大模块E的电路原理图；

图6是所述电压反馈模块F的电路原理图；

图7是所述电流反馈模块G的电路原理图；

图8是所述电压放大模块M的电路原理图；

图9是所述电流放大模块N的电路原理图；

图10是所述模数转换模块C的电路原理图。

具体实施方式

如图1至图10所示，在本实施例中，本实用新型包括供电模块A、电流电压采集模块、控制模块B以及采样电阻，所述采样电阻和被测电阻R4相串联，所述采样电阻和被测电阻R4均与所述供电模块A电信号连接，所述电流电压采集模块包括电压放大模块M和电流放大模块N，所述电压放大模块M的正极与被测电阻R4的一端相连接，所述电压放大模块M的负极与被测电阻R4的另一端相连接，所述电流放大模块N的正极与所述采样电阻的一端相连接，所述电流放大模块N的负极与所述采样电阻的另一端相连接，所述电流放大模块N、所述电压放大模块M以及所述供电模块A均与所述控制模块B电信号连接。其中，所述供电模块A为恒流源供电模块。

在本实施例中，所述一种电阻阻值测量模块还包括模数转换模块C，所述电流放大模块N和所述电压放大模块M均与所述模数转换模块C电信号连接，所述模数转换模块C与所述控制模块B电信号连接。

在本实施例中，恒流源通过所述采样电阻后，会在所述采样电阻两端形成压差，经过所述电流放大模块N后，先进行1/6分压再送到所述模数转换模块C采集，通过I2C通讯把所述模数转换模块C内部寄存器值读取出来，然后根据公式“I=(AIN0-AIN3)*6/Gain/R(sample)”把电流计算出来；恒流源通过被测电阻R4后，会在被测电阻R4两端形成压差，经过所述电压放大模块M后，先进行1/6分压再送到所述模数转换模块C采集，通过I2C通讯把所述模数转换模块C内部寄存器值读取出来，然后根据公式“V=(AIN1-AIN3)*6/Gain”把电压计算出来。其中，AIN指的是所述模数转换模块C的模拟信号输入；Gain指的是所述电压放大模块M或者所述电流放大模块N的放大倍数；R(sample)指的是所述采样电阻。

在本实施例中，所述一种电阻阻值测量模块还包括电压反馈模块F，所述电压反馈模块F的两个输入端分别与所述采样电阻的两端相连接，所述电压反馈模块F的输出端与所述供电模块A相连接。其中，所述电压反馈模块F的两个输入端分别为第一CC_CV_SOURCEOUT端口和SOURCE_FB_N端口。

在本实施例中，所述一种电阻阻值测量模块还包括电流反馈模块G，所述电流反馈模块G的两个输入端分别与被测电阻R4的两端相连接，所述电流反馈模块G的输出端与所述供电模块A相连接。其中，所述电流反馈模块G的两个输入端分别为PWR_OUT_1_CUR_S端口和第二CC_CV_SOURCEOUT端口。

在本实施例中，所述供电模块A包括数模转换模块D、运算放大模块E以及BUFF芯片，所述数模转换模块D和所述运算放大模块E电信号连接，所述运算放大模块E与所述BUFF芯片电信号连接，所述运算放大模块E还与所述采样电阻电信号连接。其中，所述数模转换模块D采用内部的2.5V基准源，经过I2C通讯控制输出电压来调控恒流源输出和限压，经过所述运算放大模块E输出电压，再经过BUFF芯片增强电流输出能力，通过所述电压反馈模块F和所述电流反馈模块G来实现恒流和限压。

在本实施例中，所述采样电阻包括第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3，所述一种电阻阻值测量模块还包括第一继电器K1和第二继电器K2，所述第一电阻R1、所述第二电阻R2以及第三电阻R3的一端均与所述电流放大模块N的负极相连接，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的另一端与所述第一继电器K1的一端相连接，所述第三电阻R3和所述第一继电器K1的另一端均与所述第二继电器K2的一端相连接，所述供电模块A的正极和所述电流放大模块N的正极均与所述第二继电器K2的另一端相连接，所述供电模块A的负极与被测电阻R4相连接。

在本实施例中，本实用新型的工作原理如下：

当需要对电阻进行测量时，首先根据被测电阻R4的阻值判断是否需要切换电阻档位（第一档位：5 kohm-5Mohm ，第二档位：5 ohm-5kohm ，第三档位：5mohm-5ohm，默认用第一档位），然后所述控制模块B设置对应的放大倍数G1=1和G2=10（G1和G2可根据实际使用情况设置1,10,100,1000），所述控制模块B控制所述供电模块A输出与电阻档位相对应的电流（档位一：1uA，档位二：1mA，档位三：100mA），先经过对应的采样电阻，再经过被测电阻R4后流回所述供电模块A的负极，所述电流放大模块N放大所述采样电阻两端的电压，所述电压放大模块M放大被测电阻R4两端的电压，然后所述模数转换模块C采集二者的电压，并将模拟信号转换为数字信号，所述控制模块B通过I2C通讯读取所述模数转换模块C的两个数值并将其转换为模拟信号，得出U1和U2两个电压值，最后根据运算公式即可计算出被测电阻R4的阻值。其中，该运算公式为I1 = U1/G1/R1和R = U2/G2/I1，I1为所述恒流源供电模块输出的电流，U1为采样电阻两端放大后的电压，G1为所述电流放大模块N的增益，R1为采样电阻，U2为被测电阻两端放大后的电压，G2为所述电压放大模块M的增益，R为被测电阻的阻值。

与传统的测量设备相对比，本实用新型不仅电路简单，成本低，而且采用本实用新型测试电阻，可直接测量板载电阻和独立电阻，完全能够达到市面上LCR表的高精度测量。

为了提供稳定、高精度的电阻测量电路，本实用新型采取校准的方式去达到该目的，通过电路的校准，去弥补电路测量误差的不足。校准方法采用安捷伦台式万用表作为校准标准，再使用电路测量电阻阻值，将误差值记录在存储芯片中供测试时做补偿使用。

Claims (6)

1.一种电阻阻值测量模块，其特征在于：它包括供电模块（A）、电流电压采集模块、控制模块（B）以及采样电阻，所述采样电阻和被测电阻（R4）相串联，所述采样电阻和被测电阻（R4）均与所述供电模块（A）电信号连接，所述电流电压采集模块包括电压放大模块（M）和电流放大模块（N），所述电压放大模块（M）的正极与被测电阻（R4）的一端相连接，所述电压放大模块（M）的负极与被测电阻（R4）的另一端相连接，所述电流放大模块（N）的正极与所述采样电阻一端相连接，所述电流放大模块（N）的负极与所述采样电阻的另一端相连接，所述电流放大模块（N）、所述电压放大模块（M）以及所述供电模块（A）均与所述控制模块（B）电信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种电阻阻值测量模块，其特征在于：所述一种电阻阻值测量模块还包括模数转换模块（C），所述电流放大模块（N）和所述电压放大模块（M）均与所述模数转换模块（C）电信号连接，所述模数转换模块（C）与所述控制模块（B）电信号连接。

3.根据权利要求1所述的一种电阻阻值测量模块，其特征在于：所述供电模块（A）包括数模转换模块（D）和运算放大模块（E），所述数模转换模块（D）和所述运算放大模块（E）电信号连接，所述运算放大模块（E）与所述采样电阻电信号连接。

4.根据权利要求1所述的一种电阻阻值测量模块，其特征在于：所述采样电阻包括第一电阻（R1）、第二电阻（R2）以及第三电阻（R3），所述一种电阻阻值测量模块还包括第一继电器（K1）和第二继电器（K2），所述第一电阻（R1）、所述第二电阻（R2）以及第三电阻（R3）的一端均与所述电流放大模块（N）的负极相连接，所述第一电阻（R1）和所述第二电阻（R2）的另一端与所述第一继电器（K1）的一端相连接，所述第三电阻（R3）和所述第一继电器（K1）的另一端均与所述第二继电器（K2）的一端相连接，所述供电模块（A）的正极和所述电流放大模块（N）的正极均与所述第二继电器（K2）的另一端相连接，所述供电模块（A）的负极与被测电阻（R4）相连接。

5.根据权利要求1所述的一种电阻阻值测量模块，其特征在于：所述一种电阻阻值测量模块还包括电压反馈模块（F），所述电压反馈模块（F）的两个输入端分别与被测电阻（R4）的两端相连接，所述电压反馈模块（F）的输出端与所述供电模块（A）相连接。

6.根据权利要求1所述的一种电阻阻值测量模块，其特征在于：所述一种电阻阻值测量模块还包括电流反馈模块（G），所述电流反馈模块（G）的两个输入端分别与所述采样电阻的两端相连接，所述电流反馈模块（G）的输出端与所述供电模块（A）相连接。