[发明专利]一种精密有源电阻及其实现方法

说明书

本发明提供一种精密有源电阻及其实现方法，所述实现精密有源电阻的电路包括电阻Ra、电阻Rb、补偿电阻R1、补偿电阻R2和运算放大器A；所述电阻Ra的一端连接输入电压Vi，所述电阻Ra的另一端分别连接电阻Rb的一端和运算放大器A的同向输入端Vm，所述电阻Rb的另一端连接运算放大器A的输出端Vo和电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端连接运算放大器A的反向输入端和电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端接地，当电阻阻值和电阻温度系数满足特定关系时，所述精密有源电阻电路的伏安特性等效为一阻值不随温度变化的等效电阻值R；本发明利用普通电阻和运算放大器在一定的比例关系下构成的电子线路对因温度变化产生的电阻变化量进行补偿，实现阻值精确、温度漂移小的精密电阻。

技术领域

本发明涉及一种精密有源电阻及其实现方法，利用普通电阻和运算放大器构成的电子线路对因温度变化产生的电阻变化量进行补偿，实现阻值精确、温度漂移小的精密有源电阻。

背景技术

电阻是最基本的电子元器件，随着电子器件精密化、小型化发展，高精度电阻元件越来越受到重视，在精密电学应用中，需要使用高精度电阻保证各项技术指标。电阻率和电阻温度系数是导电材料电阻特性的基本特性，是精密电阻设计的两大基本参数。

为获得低电阻温度系数，发展了多种的电阻合金材料，专利CN106205910B一种复合精密电阻带材、专利CN110578068B一种精密电阻用贵金属合金线及其制造方法，分别从不同角度展开用于制造电阻的合金材料的研究探索，以期提高电阻的精密度和温度特性。采用特种合金材料和专用工艺，制造和加工成本较高，且应用于电阻制造时对工艺和设备有要求，实现路径不易。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种利用普通电阻和运算放大器构成的电子线路对因温度变化产生的电阻变化量进行补偿，实现阻值精确、温度漂移小的精密有源电阻。

解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种精密有源电阻，所述精密有源电阻的电路包括电阻Ra、电阻Rb、补偿电阻R1、补偿电阻R2和运算放大器A；所述电阻Ra的一端连接输入电源Vi，所述电阻Ra的另一端分别连接电阻Rb的一端和运算放大器A的同向输入端，所述电阻Rb的另一端连接运算放大器A的输出端Vo和电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端连接运算放大器A的反向输入端和电阻电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端接地，所述精密有源电阻电路满足如下平衡关系，如式(1)–式(4)所示：

所述电阻R1、电阻R2具有相同的电阻温度系数，所述电阻R1、电阻R2的电阻值比例关系为K＝R1/R2，由于两电阻温度系数相图，其比例关系不随温度变化而变化；所述电阻Ra、电阻Rb的电阻温度系数不同，所述电阻Ra的电阻温度系数为α、电阻Rb电阻温度系数为β；当所述电阻Ra、电阻Rb的电阻值比例关系满足Ra/Rb＝K*β/α和Ra–Rb*K＝R，所述精密有源电阻的电路的伏安特性为一阻值不随温度变化的等效电阻值R。

在上述关系基础上，所述电阻Ra、电阻Rb、电阻R1和电阻R2具有相同的电阻温度系数，所述等效电阻值可简化为R＝Ra-Rb*(R2/R1)。

在上述关系基础上，所述电阻Rb、电阻R1和电阻R2阻值相同，所述电阻Ra的阻值为电阻Rb、电阻R1和电阻R2阻值的2倍，所述式(3)简化为式(5)所示：

Vi＝-Vm 式(5)

所述精密有源电阻的电路的输入电流Iin和电阻Rin满足如下平衡关系，如式(6)、式(7)所示：

所述运算放大器具有较低的输入漏电偏差和输入零点温度漂移，所述运算放大器A可替换为镜像电流源差动放大器。