毫欧级电阻测量电路制造技术

本实用新型专利技术公开了毫欧级电阻测量电路，它由基本恒流源电路、扩流电路和放大与显示电路连接构成；采用四线制测量，测量时以恒定电流通过被测电阻，然后将被测电阻端电压放大，经A/D转换后显示被测电阻数值；本实用新型专利技术电路简单，所用器件价格低廉，高精度，高稳定度，免调试，体小量轻，测量方便，性价比高，测量范围0—2000mΩ，分辨率0.1 mΩ。

Milliohm resistance measuring circuit

The utility model discloses a milliohm resistance measuring circuit, which is composed of a basic constant current source circuit, a current expanding circuit and an amplifying and displaying circuit; adopts a four-wire system for measuring, when measuring, a constant current passes through the measured resistance, and then the voltage of the measured resistance terminal is amplified, and the value of the measured resistance is displayed after A/D conversion. It has the advantages of simple circuit, low cost, high precision, high stability, no debugging, small size, light weight, convenient measurement, high cost performance ratio, measurement range of 0-2000 m_, resolution of 0.1 m_.

【技术实现步骤摘要】
毫欧级电阻测量电路
本技术涉及一种用于精确测量毫欧级电阻的测量电路，采用伏安法和四线制测量毫欧级小阻值电阻。
技术介绍
在科学实验或工程实际中，经常需要对各类小电阻（≤1Ω）进行精确测量，如大功率电机、变压器绕阻的电阻进行测试，以检查多股线是否存在断股问题；大电流开关、端子排的接触电阻是否满足要求；质量技术监督部门对厂（商）家生产或出售的电缆材质、截面是否符合国家标准进行精确测量等等。当前小电阻的测量方法是采用双臂电桥，如图1所示，其原理是：将被测电阻Rx和已知阻值的精密电阻R2构成双臂电桥，通过按下按键S观察检流计是否指0来判断电桥是否平衡，不断调整R2各档电阻的阻值，直到检流计指0为止。被测电阻Rx等于R2各档电阻的阻值之和。即电桥平衡时Rx=R2。其缺点是：操作繁琐，精度取决于已知电阻的精度，读数不便，设备笨重，测毫欧级小阻值电阻时耗电量较大。
技术实现思路
本技术的目的是：设计一种毫欧级电阻测量电路，电路简单，所用器件价格低廉，高精度，高稳定度，免调试，体小量轻，测量方便，性价比高。本技术的原理是：基于伏安法，依据是：若流过被测电阻的电流为I，其端电压为U，则被测电阻Rx=U/I；为了减少变量个数、免于计算，取流过被测电阻的电流I为一定值，这样电阻端电压U与其阻值之间便呈正比的单值线性关系，通过测量电阻端电压就得到电阻值；例如当取恒流Is＝1A时，测得的电压值就等于电阻值；当取恒流Is＝0.1A时，电阻上的电压放大10倍后的数值就等于被测电阻值；显然，电流取值越大灵敏度越高，但越费电，为了兼顾灵敏度较高和节电（便于电池供电）两个因素，本电路取Is＝0.1A。本技术的技术解决方案是：该毫欧级电阻测量电路由基本恒流源电路、扩流电路和放大与显示电路连接构成；采用四线制测量，测量时以高精度、高稳定度恒定电流通过被测电阻，然后将被测电阻端电压放大，经A/D转换后显示被测电阻数值；具体电路连接如下：恒压源IC0（型号为REF3025）的输入端接电源+Vcc，输出端V0串联电阻R0后接B点，GND端悬浮地，接运放IC1（型号为OPA335）的输出端，运放IC1接成电压跟随器，反相输入端（-）接其输出端，同相输入端（+）接B点，B点串联电阻Rn后接E点；运放IC2（型号为OPA335）接成比较器，其同相输入端（+）接B点，输出端串联电阻R1后接达林顿三极管TR（型号为TIP122）的基极，反相输入端（-）接三极管TR的发射极，三极管TR的集电极接+Vcc，另外三极管TR的发射极串联电阻Rs后接E点；被测电阻Rx一端接E点并经电阻R2后接运放IC3的同相输入端（+），IC3的同相输入端（+）同时接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接地，被测电阻Rx的另一端接地并经电阻R3后接运放IC3的反相输入端（-），IC3的反相输入端（-）同时接电阻R4至其输出端，IC3的输出端接市售四位半LED数字显示电压表头VM的模拟电压输入端Vi，电压表头VM内含A/D转换电路，输入0—2000mV电压时，显示0—1999.9。采用四线测量法，包括连接恒流源输出的两根电流测试线I+、I-和连接放大电路输入的两根电压测试线V+、V-；测量前，将两根电流测试线和电压测试线分别接到Rx上，使I+、V+及I-、V-分别处在被测电阻的同一侧，并力求使电压测试线V+、V-尽量靠近被测电阻部分；测量时，按下测量键，电源接通，给被测电阻通入0.1A高精度恒定电流，然后将电阻上的电压精确放大10倍，按照测量范围0—2000mΩ，则放大电路输出电压范围0—2000mV，被测电阻的阻值便由市售四位半高精度LED数字电压表头显示出来(0—1999.9mΩ)。本技术的有益效果是：1、毫欧级电阻测量电路体积小，重量轻，成本低，既可由电池供电，也可由电网供电，耗电省，测试操作简单，精度高，测试结果数字显示直读。2、采用四线制测量，排除测量线电阻和接触电阻的影响，完全可以取代用双臂电桥测量小电阻的传统方法，是传统双臂电桥的更新换代产品。3、毫欧级电阻测量电路的测量范围0—2000mΩ，分辨率0.1mΩ，优于双臂电桥的功能和精度，适宜在生产现场、实验室及野外工作场所使用。附图说明图1为现有的双臂电桥原理图；图2为本技术的电路原理图；图3为本技术的四线制测量接线图。图中：1为基本恒流源电路；2为扩流电路；3为放大与显示电路。具体实施方式下面结合附图和实施例进一步说明本技术的技术方案，但不能理解为是对技术方案的限制。如图2所示，图2中的1为基本恒流源电路，产生10mA的恒定电流；高精度恒压源IC0（型号为REF3025）的输入端接电源+Vcc，输出端V0串联电阻R0后接B点，GND端悬浮，接运放IC1（型号为OPA335）的输出端，运放IC1接成电压跟随器，其反相输入端（-）接其输出端，同相输入端（+）接B点，B点串联电阻Rn后接E点。如图2所示，图2中2为扩流电路，将基本恒流源的电流扩大9倍（90mA）；其中运放IC2（型号为OPA335）接成比较器，其同相输入端（+）接B点，输出端串联电阻R1后接达林顿三极管TR（型号为TIP122）的基极，反相输入端（-）接三极管TR的发射极；三极管TR的集电极接+Vcc，另外三极管TR的发射极串联电阻Rs后接E点。如图2所示，图2中3为放大与显示电路，将被测电阻的端电压放大10倍，经A/D转换并数字显示；被测电阻Rx一端接E点并经电阻R2后接运放IC3（型号为OPA335）的同相输入端（+），运放IC3的同相输入端（+）同时接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接地；被测电阻Rx的另一端接地并经电阻R3后接运放IC3的反相输入端（-），IC3的反相输入端（-）同时接电阻R4至其输出端，IC3的输出端接市售四位半高精度LED数字显示电压表头VM的模拟电压输入端Vi，电压表头VM内含A/D转换电路，输入0—2000mV电压时,显示0—1999.9。图2中1为基本恒流源电路，为了得到高精度恒定电流，采用高精度恒压源IC0产生，IC0的输出端V0输出电压（相对于其GND端）为2.500V，由运放IC1-1接成电压比较器，由运放的“虚短”原理，A点（即GND端）与B点等电位，所以V0与B点之间电压为2.500V，串联电阻R0后即得到恒定电流I1，I1＝2.5/R0；因IC0的最大输出电流为25mA，这里取I1＝10mA，则取R0＝250Ω精密电阻。图2中2为扩流电路，将恒流源的电流扩展，使I4＝90mA；IC2接成电压比较器，驱动达林顿三极管TR的导通状态来扩流；由运放的“虚断”原理，流入运放IC1、IC2输入端的电流I2≈0、I3≈0（都在pA级），所以I0＝I1＝10mA；又由运放的“虚短”原理，C点与D点等电位，所以电压I0×Rn＝I4×Rs，其中I0＝10mA，I4＝90mA，则Rn＝9Rs；电流I0与I4汇流后得Is，Is＝I0＋I4＝100mA，即0.1A。图2中3为被测电阻Rx的端电压放大与显示电路，运放IC3接成同相放大电路，取R2＝R3，R4＝9R3，则电压放大倍数Au＝1＋R4/R3＝10倍；这样100mA恒定电流流过被测电阻Rx时产生的压降为100Rx（单位mV），放大10倍后的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.毫欧级电阻测量电路，该毫欧级电阻测量电路由基本恒流源电路、扩流电路和放大与显示电路连接构成；采用四线制测量，测量时以恒定电流通过被测电阻，然后将被测电阻端电压放大，经A/D转换后显示被测电阻数值；其特征是它的具体电路连接如下：恒压源IC0型号为REF3025的输入端接电源+Vcc，输出端V0串联电阻R0后接B点，GND端悬浮地，接运放IC1型号为OPA335的输出端，运放IC1接成电压跟随器，反相输入端（‑）接其输出端，同相输入端（+）接B点，B点串联电阻Rn后接E点；运放IC2型号为OPA335接成比较器，其同相输入端（+）接B点，输出端串联电阻R1后接达林顿三极管TR型号为TIP122的基极，反相输入端（‑）接三极管TR的发射极，三极管TR的集电极接+Vcc，另外三极管TR的发射极串联电阻Rs后接E点；被测电阻Rx一端接E点并经电阻R2后接运放IC3的同相输入端（+），IC3的同相输入端（+）同时接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接地，被测电阻Rx的另一端接地并经电阻R3后接运放IC3的反相输入端（‑），IC3的反相输入端（‑）同时接电阻R4至其输出端，IC3的输出端接市售四位半LED数字显示电压表头VM的模拟电压输入端Vi，电压表头VM内含A/D转换电路，输入0—2000mV电压时，显示0—1999.9。...

【技术特征摘要】
1.毫欧级电阻测量电路，该毫欧级电阻测量电路由基本恒流源电路、扩流电路和放大与显示电路连接构成；采用四线制测量，测量时以恒定电流通过被测电阻，然后将被测电阻端电压放大，经A/D转换后显示被测电阻数值；其特征是它的具体电路连接如下：恒压源IC0型号为REF3025的输入端接电源+Vcc，输出端V0串联电阻R0后接B点，GND端悬浮地，接运放IC1型号为OPA335的输出端，运放IC1接成电压跟随器，反相输入端（-）接其输出端，同相输入端（+）接B点，B点串联电阻Rn后接E点；运放IC2型号为OPA335接成比较器，其同相输入端（+）接B点，输出端串联电阻R1后接达林顿三极管TR型号为TIP122的基极，反相输入端（-）接三极管TR的发射极，三极管TR的集电极接+Vcc，另外三极管TR的发射极串联电阻Rs后接E点；被测电阻Rx一端接E点并经电阻R2后接运放IC3的同相输入端（+），IC3的同相输入端（+）同时接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接地，被测电阻Rx的另一端接地并经电阻R3后接运放IC3的反相输入端（-），IC3的反相输入端（-）同时接电阻R4至其输出端，IC3的输出端接市售...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪恩，
申请(专利权)人：淮安信息职业技术学院，
类型：新型
国别省市：江苏,32