CN221174803U - 一种基于模拟开关的高精密直流电阻测量电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于模拟开关的高精密直流电阻测量电路，包括恒流输出模块、采样模块、数据处理模块、控制模块和DA数模转换模块；通过输出给待测电阻恒定直流电流，并检测待测电阻根据电流获取的电压，根据电压、电流获取待测阻值，根据阻值，控制模拟开关，改变运算放大器的放大倍数，得到第N次的采样值，使运放输出接近基准电压，有效的避免了采样电压与基准电压偏差较大的现象，使测得的电阻精度更高。

Description

一种基于模拟开关的高精密直流电阻测量电路

技术领域

本实用新型涉及直流电阻测量技术领域，特别涉及一种基于模拟开关的高精密直流电阻测量电路。

背景技术

在测量直流电阻时，多采用四端子法测电阻，如图1所示，Rx为待测电阻，R1、R2、R3、R4为测试线电阻及接触电阻，通过恒流源和测量获取的电压，获取待测电阻RX的阻值，由于基准电压的不同以及运算放大器放大倍数的不同，当对直流电阻测试精度要求较高时，运算放大器的放大倍数就不可忽略了。

目前，在直流电阻测量领域，现有的模拟开关方式主要是用于控制电流大小或者电压幅值，从而控制采样电阻两端电压。然而这种方式，在面对不同的输入条件时，实际采样值与基准电压的差值较大，在运算处理时，造成精度损失。上述方法无法保证测量精度，因此需要进一步改进。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种基于模拟开关的高精密直流电阻测量电路，其特征在于：包括恒流输出模块、采样模块、数据处理模块、控制模块和DA数模转换模块；

所述恒流输出模块用于将市电整流滤波为恒定大小的电流输出，为各功能模块提供电力；

所述采样模块连接待测电阻、数据处理模块和控制模块，包括分压采样单元和模拟开关单元，用于接收控制信号并选用合适的档位采集到相应的待测电压；

所述数据处理模块连接控制模块，包括运算放大单元和AD模数转换单元，用于将采集到的待测电压经过运算放大若干倍后得到合适的采样电压，并通过模数转化后发送给控制模块；

所述控制模块用于控制模拟开关单元及控制恒流输出模块，并将获得的放大后的采样电压与基准电压进行比较获得差值，根据差值控制模拟开关单元的多个开关动作，使得运算放大单元的输出结果与基准值在同一个数量级；

所述DA数模转换模块分别连接控制模块及恒流输出模块，用于将控制模块输出的电压信号进行数模转化发送给恒流输出模块进行电压调整。

优选的，所述恒流输出模块将输出测试电流到待测电阻上，同时采样模块从待测电阻两端采集电压；采样电压S-和S+进入继电器RE1的4脚和9脚,此时继电器RE1不动作，电压经过电阻R28和电阻R35,电阻R29和电阻R36分压后，比例缩小十分之一，进入模拟开关单元。

优选的，所述数据处理模块内的运算放大单元包括第一运算放大器和第二运算放大器，采样电压S-和S+经过分压比例缩小十分之一后，得到的电压转换为SW1-1和SW1-2,经过数据处理模块内的运算放大单元的第一运算放大器和第二运算放大器，放大后进入AD模数转换单元，此时第一运算放大器和第二放大运算器受到控制模块的控制，得到相应采样值。

优选的，所述模拟开关单元内包含两个模拟开关，每个模拟开关分别包含4个切换通道，每个通道对应不同的等级的电阻，用来对采样电压进行分压；通过控制模块不断调整，使数据处理模块得到的电压值包含其中的增益不断改变，使输出结果逐渐接近基准值。

优选的，待测电阻一端接在恒流输出模块，一端接在采样模块内的分压采样单元，获得采样电压；采样电压一端接模拟开关单元，通过分压采样单元内的继电器动作，控制采样的大小，将采样电压送给数据处理模块内的运算放大单元。

优选的，所述模拟开关单元一端接采样电压，另一端接在AD模数转换单元，在不同的增益下，输出不同大小的采样电压给到AD模数转换单元；所述AD模数转换模块一端接在运算放大单元，另一端接在控制单元，获取最终放大后的采样电压；所述控制模块一端接在AD模数转换单元，另一端接在DA数模转换模块，接收分析计算采样电压大小，同时控制输出电流大小。

与现有技术相比，本实用新型有如下有益效果：

本实用新型通过输出给待测电阻恒定直流电流，并检测待测电阻根据电流获取的电压，根据电压、电流获取待测阻值，根据阻值，控制模拟开关，改变运算放大器的放大倍数，得到第N次的采样值，使运放输出接近基准电压，有效的避免了采样电压与基准电压偏差较大的现象，使测得的电阻精度更高。

附图说明

图1为四端子法测电阻的原理电路图。

图2为本实用新型测量电路的整体逻辑框图。

图3为本实用新型所涉及的分压采样电路图。

图4为本实用新型模拟开关单元和运算放大单元电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本实用新型内容进行进一步说明。

根据图2至图4所示，本实用新型提供的一种基于模拟开关的高精密直流电阻测量电路，包括恒流输出模块、采样模块、数据处理模块、控制模块和DA数模转换模块；恒流输出模块用于将市电整流滤波为恒定大小的电流输出，为各功能模块提供电力；采样模块连接待测电阻、数据处理模块和控制模块，包括分压采样单元和模拟开关单元，用于接收控制信号并选用合适的档位采集到相应的待测电压；数据处理模块连接控制模块，包括运算放大单元和AD模数转换单元，用于将采集到的待测电压经过运算放大若干倍后得到合适的采样电压，并通过模数转化后发送给控制模块；控制模块用于控制模拟开关单元及控制恒流输出模块，并将获得的放大后的采样电压与基准电压进行比较获得差值，根据差值控制模拟开关单元的多个开关动作，使得运算放大单元的输出结果与基准值在同一个数量级；DA数模转换模块分别连接控制模块及恒流输出模块，用于将控制模块输出的电压信号进行数模转化发送给恒流输出模块进行电压调整。

在本实施例中，恒流输出模块将输出测试电流到待测电阻上，同时采样模块从待测电阻两端采集电压，采样电压S-和S+进入继电器RE1的4脚和9脚,此时继电器RE1不动作，电压经过电阻R28和电阻R35,电阻R29和电阻R36分压后，比例缩小十分之一，进入模拟开关单元。

采样电压S-,S+经过分压比例缩小十分之一后，得到的电压转换为SW1-1,SW1-2,经过数据处理模块内的运算放大单元的第一运算放大器和第二运算放大器，进入AD模数转换单元，此时第一运算放大器和第二放大运算器受到控制模块的控制，整体增益为1，得到第一次的采样值。

在本实施例中，参阅图3，通过得到的第一次采样值与基准电压进行比较得到差值后，通过控制模块，控制模拟开关单元内的两个模拟开关，每一个模拟开关的分别包含4个开关，每个模拟开关分别包含4个切换通道，每个通道对应不同的等级的电阻，用来对采样电压进行分压，即分别对应不同的比例。

不断重复上述动作，使数据处理模块得到的电压值，包含其中的增益不断改变，使输出单元的输出结果与逐渐接近基准值，使得计算所得精度提升。

在本实施例中，恒流输出模块将输出电流到待测电阻上，且一端与采样模块连接，受到控制模块的控制。

待测电阻一端接在恒流输出模块，一端接在采样模块内的分压采样单元，获得采样电压。采样电压一端接模拟开关单元，通过分压采样单元内的继电器动作，控制第一次采样的大小。将采样电压送给数据处理模块内的运算放大单元。

模拟开关单元一端接采样电压，另一端接在AD模数转换单元。在不同的增益下，输出不同大小的采样电压给到AD模数转换单元。AD模数转换单元一端接在运算放大单元，一端接在控制模块，获取最终放大后的采样电压。

控制模块一端接在AD模数转换单元，一端接在DA数模转换模块，接收分析计算采样电压大小，同时控制输出电流大小。

DA模数转换模块一端接在控制模块一端接在恒流输出模块，将控制模块发送的数字信号转化为模拟信号，同时控制恒流源的输出值。

工作原理：恒流源输出模块输出电流到待测电阻，通过采样模块内的分压采样单元和模拟开关单元，选用合适的档位采集到相应的待测电压；再通过数据处理模块内的运算放大单元和AD模数转换单元，将待测电压经过运算放大后得到合适的采样电压与基准电压进行比较计算；DA模数转换单元，将控制模块发送的数字信号转化为模拟信号，同时控制恒流源的输出值进行调整。

以上所述结合附图充分地示出本文的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本文的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。本文中，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来，而不要求或者暗示这些元素之间存在任何实际的关系或者顺序。实际上第一元素也能够被称为第二元素，反之亦然。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的结构、装置或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种结构、装置或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的结构、装置或者设备中还存在另外的相同要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中的术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本文和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本文的描述中，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文中，除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形或等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于模拟开关的高精密直流电阻测量电路，其特征在于：包括恒流输出模块、采样模块、数据处理模块、控制模块和DA数模转换模块；

所述恒流输出模块用于将市电整流滤波为恒定大小的电流输出，为各功能模块提供电力；

所述采样模块连接待测电阻、数据处理模块和控制模块，包括分压采样单元和模拟开关单元，用于接收控制信号并选用合适的档位采集到相应的待测电压；

所述数据处理模块连接控制模块，包括运算放大单元和AD模数转换单元，用于将采集到的待测电压经过运算放大若干倍后得到合适的采样电压，并通过模数转化后发送给控制模块；

所述控制模块用于控制模拟开关单元及控制恒流输出模块，并将获得的放大后的采样电压与基准电压进行比较获得差值，根据差值控制模拟开关单元的多个开关动作，使得运算放大单元的输出结果与基准值在同一个数量级；

所述DA数模转换模块分别连接控制模块及恒流输出模块，用于将控制模块输出的电压信号进行数模转化发送给恒流输出模块进行电压调整。

2.如权利要求1所述的一种基于模拟开关的高精密直流电阻测量电路，其特征在于：所述恒流输出模块将输出测试电流到待测电阻上，同时采样模块从待测电阻两端采集电压；采样电压S-和S+进入继电器RE1的4脚和9脚,此时继电器RE1不动作，电压经过电阻R28和电阻R35,电阻R29和电阻R36分压后，比例缩小十分之一，进入模拟开关单元。

3.如权利要求1所述的一种基于模拟开关的高精密直流电阻测量电路，其特征在于：所述数据处理模块内的运算放大单元包括第一运算放大器和第二运算放大器，采样电压S-和S+经过分压比例缩小十分之一后，得到的电压转换为SW1-1和SW1-2,经过数据处理模块内的运算放大单元的第一运算放大器和第二运算放大器，放大后进入AD模数转换单元，此时第一运算放大器和第二放大运算器受到控制模块的控制，得到相应采样值。

4.如权利要求1所述的一种基于模拟开关的高精密直流电阻测量电路，其特征在于：所述模拟开关单元内包含两个模拟开关，每个模拟开关分别包含4个切换通道，每个通道对应不同的等级的电阻，用来对采样电压进行分压；通过控制模块不断调整，使数据处理模块得到的电压值包含其中的增益不断改变，使输出结果逐渐接近基准值。

5.如权利要求1所述的一种基于模拟开关的高精密直流电阻测量电路，其特征在于：待测电阻一端接在恒流输出模块，一端接在采样模块内的分压采样单元，获得采样电压；采样电压一端接模拟开关单元，通过分压采样单元内的继电器动作，控制采样的大小，将采样电压送给数据处理模块内的运算放大单元。

6.如权利要求5所述的一种基于模拟开关的高精密直流电阻测量电路，其特征在于：所述模拟开关单元一端接采样电压，另一端接在AD模数转换单元，在不同的增益下，输出不同大小的采样电压给到AD模数转换单元；所述AD模数转换单元一端接在运算放大单元，另一端接在控制单元，获取最终放大后的采样电压；所述控制模块一端接在AD模数转换单元，另一端接在DA数模转换模块，接收分析计算采样电压大小，同时控制输出电流大小。