[实用新型]瞬态电阻值测量电路和高速瞬断测试仪

说明书

本实用新型公开了一种瞬态电阻值测量电路和高速瞬断测试仪，所述瞬态电阻值测量电路包括基准电压源、限流电阻、放大器和模数转换器；所述限流电阻的一端连接所述基准电压源，另一端连接被测电阻的一端，所述被测电阻的另一端接地；所述放大器与所述被测电阻的所述一端连接，用于放大所述被测电阻上产生的电压；所述模数转换器与所述放大器的输出端连接，用于将所述放大器输出的电压信号转换成数字量。本实用新型能够对短时瞬态变化的电阻信号进行高速捕捉和准确测量，具有速度快准确度高的优点。

技术领域

本实用新型涉及仪器检测技术领域，尤其涉及一种瞬态电阻值测量电路和高速瞬断测试仪。

背景技术

导通瞬断测试仪是一种精密测量仪器，用来监测电连接器连接线束及互相连接的元器件在振动、冲击、碰撞等动载荷环境试验时是否会突然发生瞬间断路的现象，同时检测发生瞬断的位置和时间，用于判定线束和连接器等元件在动态使用过程中的接触可靠性。

瞬断的发生实际是连接器在动态环境下接触电阻的变化，接触电阻的变化有明显断路、时通时断、接触电阻稳定增大、接触电阻无规律增大、接触电阻周期变化、接触电阻瞬间变化等，这几种接触电阻变化有的已经属于不可靠连接，因此判定瞬断现象是否发生，实际上就是测量接触电阻的瞬态量值和瞬变时间是否超过规定值。

现有的用于瞬断测试仪的瞬态电阻测量方法是恒流源电阻测量法。根据欧姆定律R＝U/I，在被测电阻上施加恒定的电流，测量被测电阻的电压值，就可以计算出被测电阻上的电阻值，图1为现有技术的恒流法实现的电阻测量原理图，其中，R1为被测瞬断电阻，Vo为瞬断电阻R1上的电压降，I为流入瞬断电阻的电流。

这种电路的电压输出与电阻的阻值呈线性关系，测量精度高，非常适合在高精度电阻测量的应用场合。这种电路的缺点在于电路结构较为复杂，同时因为恒流源电路本身的负载特性，恒流源在负载变化时电流会产生变化，要达到电流稳定需要一定振荡调整的时间。

图2是现有技术的恒流源电阻测量法的说明图，其中的(a)为恒流电路原理图，(b)为恒流源在被测电阻突然变化时产生的电流瞬态响应过程。在图2(a)所示的恒流电路中，Vref为参考电源，C_f为外部线路的分布电容，C_i为晶体管分布电容，Rs为恒流采样电阻，R1为被测电阻。在图2(b)中，I为流入被测电阻的电流，Ts为恒流动态稳定时间。由于存在外部线路的分布电容及晶体管分布电容，这个电流瞬态响应过程中，电流的大小不能确定，被测电阻上的电压没有正确反应电阻准确值，导致电阻测量出现较大的误差。

高速瞬断测试仪主要测量短时瞬态变化的电阻值，通过测量瞬态电阻值来判断是否达到瞬断条件，要求在瞬态电阻时间测量分辨率达到0.1μs级别的同时，又要保持电阻测量的精度，因此要求恒流电流的最小稳定时间在0.1μs以内。

而如图2所示，在被测电阻R1突然快速变化的过程中，恒流源电流失去稳定，反馈回路与恒流基准电压产生不平衡的偏差信号，运算放大器输出调节电压，试图使输出电流保持稳定，从而使电路进入阻尼振荡调节过程；由于功率晶体管输入电容、分布电容、反馈电容、运放输出电阻等影响，这些因素都会使恒流源的瞬态响应时间降低，阻尼振荡时间变长。

如典型MOS管的输入电容Ci的容量大约为1000pF左右，典型运算放大器输出阻抗在50～200Ω左右，它的时间常数T＝RC＝50×10-9＝0.05μs，在一个动态稳定过程中最少要5个以上周期的调整时间才能稳定下来。这个时间远超过0.1μs，且不包括电源纹波、分布电容、运放的带宽、反馈时间等在内的影响，实际还需要更长的稳定时间。因此恒流源电阻测量法不适合作为高速瞬断测试仪的瞬态电阻测量方法。

实用新型内容

针对现有技术的恒流源电阻测量法存在的结构复杂、稳定时间长的问题，本实用新型的目的是提供一种瞬态电阻值测量电路和高速瞬断测试仪，能够对短时瞬态变化的电阻信号进行高速捕捉和准确测量，速度快、准确度高。