一种uA级别高精度恒流源系统技术方案

本实用新型专利技术属于高精度电流源、电阻测量技术领域，具体公开了一种uA级别高精度恒流源系统，包括依次连接的基准电压源、恒流电路和待测电阻Rx，恒流电路是由两个运算放大器和若干个电阻组成的负反馈电路和电压跟随电路，用于提供稳定电流。本申请通过负反馈电路将运算放大器的输出端与反相输入端连接，利用运算放大器的“虚短”原理使得运算放大器同、反相输入端的电压相等，并通过设置了电压跟随电路，使得运算放大器的输出端电压跟随运算放大器的同相输入端电压，形成随负载电压变化而变化电路，当待测电阻的阻值发生变化时，电路自动反馈调节以使得流过待测电阻的电流保持恒定。馈调节以使得流过待测电阻的电流保持恒定。馈调节以使得流过待测电阻的电流保持恒定。

【技术实现步骤摘要】
一种uA级别高精度恒流源系统


[0001]本技术属于高精度电流源、电阻测量
，特别涉及一种uA级别高精度恒流源系统。

技术介绍

[0002]在工业生产以及日常的检修过程中，需要对不同阻值范围的电阻进行精确测量，常见的电阻测量方法有伏安表法、三表法、欧姆表法和电桥法等，但是在测量低值电阻时，常常用电流流过待测电阻，会导致电阻温度升高，阻值发生改变，导致测量结果不准确，并且这些测量方法均需要考虑引线电阻及寄生电势影响。
[0003]公开号为CN110927465B的中国专利公开了一种直流电阻测量电路及装置，通过让uA级别的恒流源流过待测电阻，在待测电阻上面产生一个电压信号。可规避恒流电源连接至待测电阻的导线的电阻，从而提高阻值测量的测量精度。但恒流源有精度范围限制，会影响得测电阻的测量精度，而现有技术中则是通过后续软件进行数字修调，从而提高电阻测量精度。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于克服现有技术中电阻测量精度低、成本高的缺陷，提供一种uA级别高精度恒流源系统。
[0005]本技术提供了一种uA级别高精度恒流源系统，包括基准电压源、恒流电路、待测电阻R
X
；
[0006]所述基准电压源、恒流电路和待测电阻Rx依次连接，用于对所述待测电阻Rx提供恒流电流；
[0007]所述恒流电路由两个运算放大器和若干个电阻组成；
[0008]所述基准电压源通过输入导线与运算放大器U1的同相输入端连接，并且在基准电压源与运算放大器U1之间设置有第一电阻R1，所述运算放大器U1的输出端通过负反馈电路与运算放大器U1的反相输入端连接，所述运算放大器U1的反相输入端通过第三电阻R3接地；所述运算放大器U1的输出端通过输出导线与所述待测电阻Rx连接；
[0009]所述输出导线还并联有运算放大器U2，所述输出导线与所述运算放大器U2的同相输入端连接，所述运算放大器U2的反相输入端通过电压跟随器电路与运算放大器U2的输出端连接，所述运算放大器U2的输出端还通过第二电阻R2与输入导线连接。
[0010]进一步的方案为，所述输出导线与所述待测电阻Rx通过多路复用器Mux连接。
[0011]进一步的方案为，在所述待测电阻Rx的两端还并接有校准电阻Rc，用于校准待测电阻Rx。
[0012]进一步的方案为，所述输出导线上还串联有降流电阻Rref，用于降低所述输出导线的电流。
[0013]进一步的方案为，所述负反馈电路的反馈元件为第四电阻R4。
[0014]进一步的方案为，所述反馈元件还可以是电感、电容或者电阻电感电容组成的电路。
[0015]进一步的方案为，所述待测电阻Rx的两端连接有信号采集放大电路，所述信号采集放大电路的输出端依次连接有ADC和MCU。
[0016]进一步的方案为，所述信号采集放大电路为仪表放大器，用于放大待测电阻Rx两端的电压信号。
[0017]与现有技术相比，本技术的有益效果在于：
[0018]本技术采用四线制测电阻的方法，在激励电流小于1mA的情况下，测量待测电阻的阻值，首先通过在待测电阻两点并接校准电阻，使用自校准功能，校准完成后再切换到待测电阻线路，恒流源流过待测电阻，由于电流值很小且恒定，消耗功率极小，不会因电阻发热而影响测量精度。待测电阻两端电压为微弱电压信号，通过仪表放大器对电压信号进行放大，在仪表放大器输出端测量电压信号，利用欧姆定律即可求得被测电阻值。
[0019]本技术通过负反馈电路将运算放大器的输出端与反相输入端连接，使运算放大器工作在负反馈状态，且具有一定的放大驱动能力，利用运算放大器的“虚短”原理使得运算放大器同、反相输入端的电压相等，并通过设置了电压跟随器，使得运算放大器的输出端电压跟随运算放大器的同相输入端电压，再根据并联电路导通后的电流相等的原理，形成恒流源。本系统上电后，基准源输出高精度稳定电压，通过电压跟随器和电压负反馈作用，形成稳定输出恒定电流。
附图说明
[0020]以下附图仅对本技术作示意性的说明和解释，并不用于限定本技术的范围，其中：
[0021]图1：本技术电路连接示意图；
[0022]图2：本技术一种实施例电路连接示意图；
[0023]图3：本技术多个待测电阻并联电路示意图。
具体实施方式
[0024]为了使本技术的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本技术，并不用于限定本技术。
[0025]如图1和图2所示，本技术提供了一种uA级别高精度恒流源系统，包括基准电压源、恒流电路、待测电阻Rx、仪表放大器、ADC和MCU；所述基准电压源和恒流电路连接，用于提供稳定电流，恒流电路依次和待测电阻Rx仪表放大器、ADC和MCU连接，恒流源流过待测电阻时，在待测电阻两端会产生压降，通过仪表放大器采集待测电阻Rx两端的电压并进行放大，经ADC数模转换后输出至MCU，进而确定待测电阻Rx的阻值。在本实施例中，主要采用将恒流源输出0.5mA作为激励电流，通过IS620仪表放大器对电阻两端电压进行放大，再利用欧姆定律即可求得被测电阻值，如下式所示：
[0026][0027]式中：U
测
为待测电阻Rx对应的实测电压值；K为对应IS620仪表放大器的放大倍数。
[0028]在实际中，由于不管是高精度基准源(Vref)以及高精度电阻都有各自精度范围，这些因素会导致恒流源I
AB
也会出现一个精度范围，考虑到测试得精度要求及测试得稳定性，本实施例通过增加一个已知高精度电阻Rc,可以在系统启动时对系统的前端精度做一个自动校准，避免了后续通过软件再做计算结果的数字修调，从而确保系统的精度和稳定性。即通过测量校准电阻Rc，校准测试系统。所述恒流电路与所述校准电阻Rc和待测电阻Rx通过多路复用器Mux连接。
[0029]在上述中，恒流电路由两个运算放大器和若干个电阻组成，具体的，基准电压源通过输入导线与运算放大器U1的同相输入端连接，并且在基准电压源与运算放大器U1之间设置有第一电阻R1，运算放大器U1的输出端通过负反馈电路与运算放大器U1的反相输入端连接，运算放大器U1的反相输入端还通过第三电阻R3接地，运算放大器U1的输出端还通过输出导线与所述多路复用器Mux连接，在该输出导线上还串联有降流电阻Rref；所述输出导线还并联有运算放大器U2，所述输出导线与运算放大器U2的同相输入端连接，运算放大器U2的反相输入端通过电压跟随器电路与运算放大器U2的输出端连接，运算放大器U2的输出端还通过第二电阻R2与输入导线连接。
[0030]在上述中，负反馈电路的反馈元件为第四电阻R4，在本实施例中，反馈元件还可以是电感、电容或者电阻电感电容组成的电路。
[0031]由于反馈电阻补偿了运算放大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种uA级别高精度恒流源系统，其特征在于，包括基准电压源、恒流电路、待测电阻R
X
；所述基准电压源、恒流电路和待测电阻Rx依次连接，用于对所述待测电阻Rx提供恒流电流；所述恒流电路由两个运算放大器和若干个电阻组成；所述基准电压源通过输入导线与运算放大器U1的同相输入端连接，并且在基准电压源与运算放大器U1之间设置有第一电阻R1，所述运算放大器U1的输出端通过负反馈电路与运算放大器U1的反相输入端连接，所述运算放大器U1的反相输入端通过第三电阻R3接地；所述运算放大器U1的输出端通过输出导线与所述待测电阻Rx连接；所述输出导线还并联有运算放大器U2，所述输出导线与所述运算放大器U2的同相输入端连接，所述运算放大器U2的反相输入端通过电压跟随器电路与运算放大器U2的输出端连接，所述运算放大器U2的输出端还通过第二电阻R2与运算放大器U1的同相输入端连接。2.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦华，张锦，陈琛，
申请(专利权)人：西安集芯微电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：