[发明专利]一种微小电阻测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及小电流源的电阻测量技术领域，特别是涉及一种微小电阻测量系统。

背景技术

目前，微小电阻的测量长期以来一直是电子测量中的一个难点。在实际工程应用中，比较传统的方法是采用直流双臂电桥法来测量回路的电阻。该方法虽然灵敏度高，但由于电流太过微弱，且必须手动完成，因而，主要应用于实验室测量。2003年华中科技大学的李维波等人提出了用恒流源测量电阻的方法，直流恒流测量小电阻，其思路是：用直流恒定电流通过小电阻，经过信号调理后进行数据的采集，然后输出显示。由于通常的直流恒流源电流较小，对于微小电阻的测量，信号电压会淹没在噪声中而无法提取，所以要先进行恒流源的扩展，使其大到信号能提取出来，然后进行信号的调理和数据的采集。而在大电流或正常电流通过时，会使过渡发热而产生温升，对被测电阻有温升的影响，降低了测量的精度。现有技术中还公开了用超导量子器件测量微小电阻、利用电解槽法测量微小电阻、用三次谐波法测量微小电阻等方法，但其一般是在实验室条件下进行研究所采用的方法，且其测量方案都较为复杂，不易掌握，测量效率低。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术测量效率低、精度差的缺陷而提供一种微小电阻测量系统，其通过可控小电流源与高信噪比程控放大器的密切配合，有效解决了现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所述的一种微小电阻测量系统，包括单片机，其特点是还包括所述的单片机的信号a输出端接D/A转换器输入端，D/A转换器输出端与可控小电流源输入端相连，可控小电流源输出端接被测小电阻，被测小电阻上的电压降落作为输出接高信噪比程控放大器的输入端，高信噪比程控放大器的输出端接低通滤波器的输入端，低通滤波器的输出端接单片机的A/D转换输入端；单片机的信号b输出端接通道选择器的地址输入端，通道选择器的输出选择不同的电阻支路，作为高信噪比程控放大器的放大倍数控制通道，实现对高信噪比程控放大器的放大倍数控制。

所述的单片机包括集成电路U3，单片机的PB0-PB5端均为I/O口，设置为输出状态，单片机的ADCX端为A/D转换输入引脚，单片机为负责系统控制并进行数据处理的系统控制CPU；所述的D/A转换器包括集成电路U2，集成电路U2的V_DD端为数字电源正输入端，REFIN端为基准电压输入端，CS端为片选端，AGND端为模拟接地端，SCLK端为串行时钟输入端，DIN端为串行二进制数据输入端，OUT端为模拟电压输出端，集成电路U2的V_DD端与REFIN端相连接+V_DD，集成电路U2的CS端与AGND端相连并接地，集成电路U2的DIN端与集成电路U3的PB4相连，提供D/A转换所需的数字信号，集成电路U2的SCLK端与集成电路U3的PB5相连，提供D/A转换所需的时钟信号；所述的可控小电流源包括运算放大器A1和运算放大器A2，运算放大器A1的输出端6通过电阻R5接运算放大器A2的正输入端3，运算放大器A1的负输入端2通过电阻R2与输出端6连接，运算放大器A1的负输入端2通过电阻R1接地；运算放大器A2的负输入端2与输出端6连接，运算放大器A2的输出端6依次接电阻R4和电阻R3并与集成电路U2的输出端OUT相连，电阻R4和电阻R3相连接处与运算放大器A1的正输入端3相接；运算放大器A2的正输入端3与被测小电阻Rx的一端相连，被测小电阻Rx的另一端接地；所述的高信噪比程控放大器包括放大器A3，高信噪比程控放大器A3的输入端3接运算放大器A2的正输入端3，高信噪比程控放大器A3的端口2与端口4相接并接地，高信噪比程控放大器A3的端口6为输出端，高信噪比程控放大器A3的端口8与端口1之间接有放大倍数控制电阻，该控制电阻的具体值由通道选择器决定，用于控制高信噪比程控放大器A3的放大倍数；所述的通道选择器包括集成电路U1与电阻R6-R13，集成电路U1的A、B、C端为该通道选择器的地址端，集成电路U1的A、B、C端分别与集成电路U3的PB0-PB2相连以决定具体所选择的通道号，集成电路U1的V_DD端为正电源端并接+Vcc，V_EE端为负电源端，V_SS端为数字信号接地端，INH端为通道选择使能端，V_EE端与V_SS端连接并与INH端相连接地，IN/OUT0-IN/OUT7端为公共输入/输出端，OUT/IN端为公共输出/输入端，集成电路U1的IN/OUT0-IN/OUT7端口分别与电阻R6-R13的一端对应相连，电阻R6-R13的另一端接放大器A3的端口8，集成电路U1的OUT/IN端与放大器A3的端口1相连；所述的低通滤波器包括运算放大器A4，运算放大器A4的输出端6与集成电路U3的A/D转换输入引脚ADCX端连接，运算放大器A4的负输入端2与其输出端6相连，运算放大器A4的正输入端3依次接电阻R15和电阻R14后接放大器A3的端口6，电阻R15和电阻R14相接处通过电容C1与运算放大器A4的输出端6相连，运算放大器A4的正输入端3通过电容C2接地。