一种基于并联网络实现的高精度数控电阻阵列设计制造技术

本发明专利技术公开了一种基于并联网络实现的高精度数控电阻阵列设计的方法和设备。该数控电阻包括并联电阻阵列、开关网络、通信模块、控制模块和供电模块。本发明专利技术可以有效的减少电阻元件的数量，从而缩小电路的尺寸面积；还能有效地降低开关导通电阻和电阻元件阻值偏移带来的影响，从而实现数控电阻的低成本和高精度设计。计。计。

【技术实现步骤摘要】
一种基于并联网络实现的高精度数控电阻阵列设计


[0001]本专利技术总体上涉及电阻器，并且特别涉及与制作可数控电阻阵列相关联的方法和设备。

技术介绍

[0002]随着社会的进步和发展，仓储、家庭、出行等方面的智能化，各种可移动的消费类电子产品层出不穷，而电阻器在几乎所有电子电路中扮演重要角色。在很多电路中，电阻的阻值要更具系统需要进行相应的变化，因此在很多情况下，电路的性能受限于可用来实现该电路的数控电阻器的调节范围与精度。
[0003]实现数控电阻器其的方法有很多种，其中最常见的就是通过数控电机的方案对电阻箱的旋钮开关进行控制，通过数字控制到机械控制最终实现电路控制，例如专利技术专利《数控电阻箱》(201210236290.0)。但该方法虽然能实现电阻的高精度切换，却是在机械电阻箱这种难以小型化的设备上实现的，仅适用于专用实验仪器的控制，难以用于电路系统中。
[0004]而专利《一种数控可变电阻电路》(CN202022808596.1)则提出了基于MOS开关进行串联电阻选择的方案，实现了数控电阻器的小型化设计，但该方案中开关会在信号路径中引入“导通电阻”，从而改变电阻器的阻值。且目前基于金属氧化物半导体(CMOS)制造工艺制造的晶体管开关的“导通电阻”还会随着温度的变化而发生漂移，因此难以够实现精确的电阻值。
[0005]为了解决半导体开关引入的导通电阻问题，专利《便携式数控电阻信号源及信号产生方法》(CN201911039585.7)提出了使用继电器代替MOS开关的方案，利用继电器的低电阻特性有效提升到数控电阻器的精度，但继电器的结构尺寸远大MOS开关，这使得该专利难以应用与广泛的小型电子设备中。同时，该专利中的电阻阵列也是通过串联电阻选择的方案进行设计，这使得电路需要更多数量的电阻元件和更高精度的低阻值电阻才能实现电阻器的高精度调节。
[0006]因此，如何在利用半导体开关的小尺寸优势的同时，实现高精度、大范围的数控电阻阵列设计，是目前非常有价值的研究方向。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术在设计数控电阻阵列时存在的结构尺寸大、电阻元件数量多、数控电阻精度低的问题，本专利技术出了一种并联网络实现的高精度数控电阻阵列设计。
[0008]在下文中给出关于本专利技术的简要概述,以便提供关于本专利技术的某些方面的基本解。应当理解,这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分,也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念,以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0009]本专利技术所设计的一种基于并联网络实现的高精度数控电阻阵列设计，其特征在于：它包括并联电阻阵列、开关网络、通信模块、控制模块和供电模块。
[0010]其中，供电模块用于对整个电路系统进行供电；
[0011]其中，通信模块用于与外界设备进行通信，以获取外界系统所需的目标电阻，并将目标电阻的数据传输到控制模块。
[0012]其中，控制模块用于接收并解析来自通信模块的目标电阻数据，通过对控制模块内部存储的并联网络组织对应表进行查表比对，从而得到实现目标阻值所需的电阻阵列组合以及对应的开关网络状态，并通过电平转换对开关网络进行控制。
[0013]其中，开关网络用于与进行电阻阵列组合的物理实现。在控制模块输出的不同电平信号下，开关网络的导通状态会发生改变，从而使得与开关并联的电阻元件与电路相接或者断开，从而实现阻值的控制。
[0014]其中，并联电阻阵列用于目标电阻值的精确生成。通过复数形式的高阻值电阻并联，利用电阻并联阻值减小的原理，实现高阻值电阻阵列生成低阻值电阻的方法。并利用高阻值电阻本身的稀释效应，可以有效地减小开关导通电阻对输出电阻值的影响。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果有：
[0016]1、本专利技术设计的上述的高精度数控电阻阵列能够实现高精度阻值的输出；
[0017]2、本专利技术设计的并联电阻网络，相较于传统串联电阻网络，可以有效的减少电阻元件的数量从而缩小电路的尺寸面积；
[0018]3、本专利技术提出的基于并联网络实现的高精度数控电阻阵列设计，可以有效地降低开关导通电阻和电阻元件阻值偏移带来的影响。不仅能够提高数控电阻阵列的精度，还能够降低对电阻、开关元件精度的要求，从而降低电路设计的成本。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的结构原理框图。
[0020]图2为实施例电路的结构原理图。
[0021]图3为实施例电路中开关网络和并联电阻阵列的电路图。
[0022]图4为实施例电路中所有种类电阻组合的阻值分布图。
具体实施方式
[0023]为了使本
的人员更好的理解本专利技术方案，下面将结合附图来对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0024]本专利技术为一种基于并联网络实现的高精度数控电阻阵列设计，图1是本专利技术的结构原理框图，包括并联电阻阵列、开关网络、通信模块、控制模块和供电模块，其中通信模块、控制模块和供电模块组成了数控模组，而并联电阻阵列、开关网络则组成了受控电阻阵列。
[0025]图2为本专利技术的一种实施例电路的结构原理图，该实施例是一款用于36Ω到140Ω范围的高精度数控电阻阵列。该实施例中，使用电池和线性稳压器(LDO)实现了供电模块的功能，利用单片机(MCU)实现了控制模块的功能，利用通信芯片和天线实现了通信模块的功能，利用MOSFET开关组成开关网络，利用R1
‑
R9组成了电阻阵列。
[0026]优选的，所述电池为5V输出的锂电池，用于对电路进行供电。.
[0027]优选的，所述LDO为TPS76333，用于将锂电池的电压转换为单片机和通信芯片所需的3.3V直流电。
[0028]优选的，通信芯片选用NRF24lL01。
[0029]优选的，MCU选用STM32F103C8T6。
[0030]优选的，选用MOSFET场效应管组成开关网络，用于与进行电阻阵列组合的物理实现。在控制模块输出的不同电平信号下，开关网络的导通状态会发生改变，从而使得与开关并联的电阻元件与电路相接或者断开，从而实现阻值的控制。
[0031]其中，并联电阻阵列用于目标电阻值的精确生成。通过复数形式的高阻值电阻并联，利用电阻并联阻值减小的原理，实现高阻值电阻阵列生成低阻值电阻的方法。并利用高阻值电阻本身的稀释效应，可以有效地减小开关导通电阻对输出电阻值的影响。
[0032]优选的，选用R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9组成并联电阻网络，本实施例中，R1＝100Ω、R2＝200Ω、R3＝300Ω、R4＝400Ω、R5＝500Ω、R6＝600Ω、R7＝700Ω、R8＝80本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于并联网络实现的高精度数控电阻阵列设计，主要包括并联电阻阵列、开关网络、通信模块、控制模块和供电模块。其特征在于：所述供电模块用于对整个电路系统进行供电；所述通信模块用于与外界设备进行通信，以获取外界系统所需的目标电阻，并将目标电阻的数据输到控制模块。所述控制模块用于接收并解析来自通信模块的目标电阻数据，通过对控制模块内部存储的并联网络组织对应表进行查表比对，从而得到实现目标阻值所需的电阻阵列组合以及对应的开关网络状态，并通过电平转换对开关网络进行控制。所述开关网络用于与进行电阻阵列组合的物理实现。在控制模块输出的不同电平信号下，开关网络的导通状态会发生改变，从而使得与开关并联的电阻元件与电路相接或者断开，从而实现阻值的控制。所述并联电阻阵列用于目标电阻值的精确生成。通过复数形式的高阻值电阻并联，利用电阻并联阻值减小的原理，实现高阻值电阻阵列生成低阻值电阻的方法。并利用高阻值电阻本身的稀释效应，可以有效地减小开关导通电阻对输出电阻值的影响。2.根据权利要求1所述的基于并联网络实现的高精度数控电阻阵列设计，其特征在于：所述供电模块5V锂电池和TPS76333线性稳压器；所述通信模块选用NRF24lL01；所述控制模块选STM32F103C8T6；所述开关网络选用MOSFE...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯纪航，孙昊，王寿豪，李鑫，赵德双，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：