一種基於運放技術的精密電阻測量電路的製作方法

2023-06-07 18:03:06 1

本實用新型涉及電量檢測領域，特別是涉及一種精密電阻測量電路。

背景技術：

電阻是電子器件中使用頻率最高的器件之一，電阻也是電子電路中使用最普遍的器件之一，電阻的精度直接影響到電子電路的性能，所以電阻的測量也是電子器件中比較頻繁且實用的測量。

在生活、實驗和工程實踐中對於電阻測量的精度不高，是個需要克服的問題，測量電阻的方法有很多種，如歐姆表法、伏－安法等，目前的電阻測量儀大多採用歐姆法。與此同時，電阻測量分小電阻測量與大電阻測量，小電阻測量施加電流源，大電阻測量施加電壓源。但它們多數都不同程度地受電錶精度和接入誤差的影響，從而使測量精度受到影響。

本實用新型運用二片運算放大器，利用運算放大器的電壓放大倍數與外接電阻的關係原理構建一種實用精密電阻測量電路。

技術實現要素：

本實用新型所採用的技術方案是：

一種基於運放技術的精密電阻測量電路由滿度電壓調節電路、電壓信號跟隨器、量程選擇電路、反相比例放大器和輸出限幅保護電路構成。

滿度電壓調節電路由+12V電源串接限流電阻R1和穩壓管D1/5.1V組成穩定的滿度信號電源，穩壓管的5.1V串接多圈電位器RP1/10K和電阻R2/1K組成滿度電壓調節，電位器可調端輸出1V電壓給運放IC1同相端輸入3腳。

電壓信號跟隨器由IC1/高速運放μA741組成，IC1的反相輸入2腳與輸出端6腳短接，多圈電位器RP2/22K為IC1的調零電位器，接在IC1的1腳、5腳和4腳。IC1的6腳輸出電壓記為Usr，接到單刀雙擲開關S1。

量程選擇電路由單刀雙擲開關S1、電阻量程精密電阻R3/1K和電阻量程精密電阻R4/100K組成，單刀雙擲開關S1單刀端接IC1的輸出端6腳，雙擲端切換二個電阻量程電阻R3和R4。電阻R3和R4接到IC2的反相輸入端2腳。

反相比例放大器由IC2/高輸入阻抗運放LF356、調零電位器RP3/22K、運放反相輸入濾波電容C1/0.1μF及同相電阻R6/1K組成，電位器RP3/22K為IC2的調零多圈電位器，接在IC2的1腳、5腳和4腳。IC1的6腳輸出電壓記為Usc。

輸出限幅保護電路由整流二極體D2和D3、穩壓管D4/5.1V和D5/5.1V、穩壓管D4和D5的限流電阻R5/1K組成，整流二極體D2和D3反關聯作為IC2的反相輸入端2腳的保護鉗位。穩壓管D4和D5穩壓管反串聯作為IC2輸出端6腳限幅電路；Rx為被測電阻接在IC2的反相輸入2腳和輸出端6腳；Rx與IC2的6腳輸出電壓Usc線性相關。

工作過程是：當S1開關選R3/1K檔位時，IC2的反相端輸入電阻R3為1K，理想運放的虛短和虛斷特性，流過R3及Rx的電流是相等的。由於R3和Usr基本不變，則Rx正比Usc。

本實用新型的有益技術效果是：基於運放的原理，由運放的輸出/輸入電壓與電阻的關係，通過測量運放輸出電壓的值來測量電阻的值。

附圖說明

附圖1是電阻測量原理框圖。

附圖2是基於運放技術的精密電阻測量電路。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型電路的具體實施方式做進一步說明。

由R1和D1穩壓管將電源電壓12V穩定為5.1V，R1為穩壓管的限流電阻，降壓約(12-5.1)＝6.9V；再由RP1和R2組成可調的電壓Usr＝1V，由於IC1為電壓跟隨器，使輸出電壓Usr與同相端電壓相等，所以只要調節RP1可改變IC1輸出電壓Usr。

當S1開關選R3/1K檔位時，IC2的反相端輸入電阻R3為1K，理想運放的虛短和虛斷特性，流過R3及Rx的電流是相等的。

R0為表頭內阻，很大，所以

由於R3和Usr基本不變，則Rx正比Usc。

儘管IC1和IC2都是同管腳的運放，但由於LF356的輸入電阻遠大於uA741，所以不能混淆，否則會影響精度。

當S1開關選R4/100K檔位時，則被測電阻的量程為100K，同樣的方法可以改變R3或R4的電阻可使被測量程改變，如果使用單刀多擲開關，增加不同的IC2輸入電阻，可使被測電阻的量程擴展多檔。

S1為量程選擇開關，本實用新型電路是二個量程，根據電路和原理分析可知，只要改變R3或R4就可設計出不同的量程電阻的測量電路。但如果電阻越大，由於IC2輸入阻抗有限會產生一定誤差，可以通過選擇不同的集成電路來實現準確度，也可以通過修正來達到精度的要求。

IC1、IC2的調零主要用於調試時使輸入為零時輸出電壓為零的調整，這個電壓調不準對測量精度有影響。

以上所述的僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型不限於以上實施例。可以理解，本領域技術人員在不脫離本實用新型的精神和構思的前提下直接導出或聯想到的其他改進和變化，均應認為包含在本實用新型的保護範圍之內。