一种交直流恒流型用于电阻和阻抗检测的ADC前置电路制造技术

本发明专利技术公开了一种交直流恒流型用于电阻和阻抗检测的ADC前置电路，包括交直流恒流源、假负载、缓冲器、参考信号输入端Vref、信号输出端V_ADC和待测电阻Rx；参考信号输入端Vref用于匹配直流或交流参考信号，缓冲器用于阻抗变换，交直流恒流源用于产生相应的直流或交流恒流源。本发明专利技术提供的一种交直流恒流型用于电阻和阻抗检测的ADC前置电路，在保证精度和效率的前提下，它可以替代传统四线法，不但具有开路保护功能，而且可以检测直流电阻或检测交流阻抗，还具有电路结构较简单，硬件成本较低的突出优势。突出优势。突出优势。

【技术实现步骤摘要】
一种交直流恒流型用于电阻和阻抗检测的ADC前置电路


[0001]本专利技术涉及电气检测领域，特别是涉及一种交直流恒流型用于电阻和阻抗检测的ADC前置电路。

技术介绍

[0002]在电气检测领域，常用伏安法检测交流阻抗或直流电阻的大小，随着数字电路的发展，在电气检测领域运用ADC（Analog
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digital converter，模拟数字转换器）技术来对电阻值或阻抗值进行数字测量日渐普遍，相对于传统的指针式的伏安测量法，数字测量的精度和效率都有很大的提高；当前，在数字测量中，提高测量精度和效率的关键之一在于改进ADC前置电路；另外，四线法电路也是电阻和阻抗检测中较常运用的ADC前置电路之一。
[0003]专利技术人在实现本专利技术实施例过程中发现：
[0004]（1）在传统的四线法电路中，电流测量回路与电压测量回路相互独立，电路结构相对复杂，其成本相对较高；
[0005]（2）在传统的四线法电路中，因为在电流测量回路中采用了恒流源，所以被测直流电阻或交流阻抗的ADC前置电路必须要考虑不能开路的问题，否则会危及其后端连接的信号调理电路或处理器的安全，造成不可逆的损坏；
[0006]（3）当前检测直流电阻和交流阻抗大多分别采用不同的ADC前置电路，其测量效率难以提高，测量成本难以降低。
[0007]总之，在当前电气检测领域，缺乏一种用以替代传统四线法的ADC前置电路，在保证精度和效率的前提下，将电流测量回路和电压测量回路合二为一，它不但具有开路保护功能，而且可以检测直流电阻或检测交流阻抗。

技术实现思路

[0008]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种交直流恒流型用于电阻和阻抗检测的ADC前置电路，具体技术方案是：
[0009]一种交直流恒流型用于电阻和阻抗检测的ADC前置电路，包括交直流恒流源、假负载、缓冲器、参考信号输入端Vref、信号输出端V_ADC和待测电阻Rx；所述假负载的阻抗远大于待测电阻Rx的阻抗；
[0010]所述参考信号输入端Vref用于匹配直流电压或交流电压参考信号，需要检测直流电阻值时，则匹配直流电压参考信号；需要检测交流阻抗值时，则匹配交流电压参考信号；
[0011]所述缓冲器用于阻抗变换，通过增大输入电阻或阻抗、降低输出电阻或阻抗的方式来降低测量误差；交直流恒流源接收所述参考信号输入端Vref的信号，经过电路转换后，产生相应的直流或交流恒流源，其输出端与所述缓冲器的一端和假负载的一端相连，其相连的接点设置为端口Ux，假负载的另一端与所述待测电阻Rx的一端和电源地相连，待测电阻Rx的另一端与端口Ux相连，缓冲器的另一端与信号输出端V_ADC相连。
[0012]进一步地，所述假负载为等效的固定电阻、等效可调的电阻或电子负载。
[0013]进一步地，所述缓冲器包括运算放大器U4；运算放大器U4的同相输入端U4a与所述端口Ux相连，运算放大器U4的反相输入端U4b与运算放大器U4的输出端和信号输出端V_ADC相连。
[0014]进一步地，所述交直流恒流源包括运算放大器U1、运算放大器U2、运算放大器U3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和恒流预置电阻Rs；电阻R5为所述假负载；其中，运算放大器U1的同相输入端U1a与所述参考信号输入端Vref相连，运算放大器U1的反相输入端U1b与运算放大器U1的输出端和电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与电阻R4的一端和运算放大器U2的同相输入端U2a相连；运算放大器U2的反相输入端U2b与电阻R1的一端和电阻R2的一端相连，电阻R1的另一端与电源地相连；电阻R2的另一端与运算放大器U2的输出端和恒流预置电阻Rs的一端相连；恒流预置电阻Rs的另一端与运算放大器U3的同相输入端U3a、电阻R5的一端和端口Ux相连，运算放大器U3的反相输入端U3b与运算放大器U3的输出端和电阻R4的另一端相连。
[0015]本专利技术的有益效果是，本专利技术提供的一种交直流恒流型用于电阻和阻抗检测的ADC前置电路，在保证精度和效率的前提下，它可以替代传统四线法，不但具有开路保护功能，而且可以检测直流电阻或检测交流阻抗，还具有电路结构较简单，硬件成本较低的突出优势。
附图说明
[0016]图1为传统四线法测直流电阻或交流阻抗的典型示意图。
[0017]图2为本专利技术一种交直流恒流型用于电阻和阻抗检测的ADC前置电路典型示意图。
[0018]图3为本专利技术所述假负载的等效示意图。
[0019]图4为本专利技术所述缓冲器的等效示意图。
[0020]图5为本专利技术所述交直流恒流源等效示意图。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本专利技术的具体实施方式做详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。
[0022]附图1所示，为传统四线法测直流电阻或交流阻抗的典型示意图，电阻Rx为待测电阻，电阻R1和电阻R4为电流检测回路的检测线等效阻抗，电阻R2和电阻R3为电压检测回路的检测线等效阻抗；其中，被测电阻Rx，电阻R1、电阻R4与等效的电流测量装置A构成了电流检测回路，另外被测电阻Rx，电阻R2、电阻R3与等效的电压检测装置V构成了电压检测回路；可以看出，四线法电路虽然因为精度较高被普遍应用，但是其电流测量回路与电压测量回路相互独立，成本相对较高；另外，其等效的电流测量装置A大多由恒流源构成，必须在实际运用当中要解决待测电阻Rx不能够开路的问题，故四线法电路还存在改进空间。
[0023]附图2所示，为本专利技术一种交直流恒流型用于电阻和阻抗检测的ADC前置电路典型示意图，包括交直流恒流源、假负载、缓冲器、参考信号输入端Vref、信号输出端V_ADC和待测电阻Rx；所述假负载的阻抗远大于待测电阻Rx的阻抗；
[0024]所述参考信号输入端Vref用于匹配直流电压或交流电压参考信号，需要检测直流电阻值时，则匹配直流电压参考信号；需要检测交流阻抗值时，则匹配交流电压参考信号；
[0025]所述缓冲器用于阻抗变换，通过增大输入电阻或阻抗、降低输出电阻或阻抗的方式来降低测量误差；
[0026]交直流恒流源接收所述参考信号输入端Vref的信号，经过电路转换后，产生相应的直流或交流恒流源，其输出端与所述缓冲器的一端和假负载的一端相连，其相连的接点设置为端口Ux，假负载的另一端与所述待测电阻Rx的一端和电源地相连，待测电阻Rx的另一端与端口Ux相连，缓冲器的另一端与信号输出端V_ADC相连。
[0027]假如，交直流恒流源的输出电流为Is，流经假负载的电流为I1，流经端口Ux的电流为Is1，由于缓冲器的输入阻抗趋近于无穷大，所以流经待测电阻Rx的电流也可以近似地认为是Is1；
[0028]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交直流恒流型用于电阻和阻抗检测的ADC前置电路，其特征在于，包括交直流恒流源、假负载、缓冲器、参考信号输入端Vref、信号端V_ADC和待测电阻Rx；所述假负载的阻抗远大于待测电阻Rx的阻抗；所述参考信号输入端Vref用于匹配直流电压或交流电压参考信号，需要检测直流电阻阻值时，则匹配直流电压参考信号；需要检测交流电阻阻值时，则匹配交流电压参考信号；所述缓冲器用于阻抗变换，通过增大输入阻抗和降低输出阻抗的方式来降低测量误差；交直流恒流源接收所述参考信号输入端Vref的信号，经过电路转换后，产生相应的直流或交流恒流源，其输出端与所述缓冲器的一端和假负载的一端相连，其相连的接点设置为端口Ux，假负载的另一端与所述待测电阻Rx的一端和电源地相连，待测电阻Rx的另一端与端口Ux相连，缓冲器的另一端与信号端V_ADC相连。2.根据权利要求1所述的一种交直流恒流型用于电阻和阻抗检测的ADC前置电路，其特征在于，所述假负载为等效的固定电阻、等效可调的电阻或电子负载。3.根据权利要求1所述的一种交直流恒流型用于电阻和阻抗检测的ADC前置电路，其特征在于，所述缓冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖无限，彭思程，李哲，罗超逵，邓江伟，黄勃，宁佐权，谌安平，唐忠健，张旭，谢豪，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：新型
国别省市：