一种精密合成电阻设计

韩玉强 徐 锦 胡 超

（中国工程物理研究院计量测试中心，绵阳 621000）

一种精密合成电阻设计

韩玉强 徐 锦 胡 超

（中国工程物理研究院计量测试中心，绵阳 621000）

从硬件设计和软件设计两方面分析恒流模式的精密合成电阻的设计，并用福禄克8508A数字多用表计量合成电阻模块，得出实际电阻值和目标电阻值最大误差优于1.5‰Fs，提高输入电流测量准确度是改进合成电阻准确性的一个重要因素。

精密合成 电阻 硬件设计 软件设计

引言

目前，数字多用表电阻测量功能的测试和检定中均需要精密的可调电阻箱。精密可调电阻箱主要通过旋动开关合成所需要的阻值，采用这种方式进行电阻测量功能测试，存在其标准设备体积大，测试自动化程度低的缺点。

运用D/A、运放、控制器等电子器件搭建直流单端口网络，使端口输入电压和输入电流比值为定值K，即可实现合成电阻的目的。通过改变K值，实现合成电阻变化的功能。

通过查阅资料，合成电阻可分为恒压、恒流两种模式。恒压模式输入端电压恒定，通过调节半导体导通程度等手段改变输入电流，从而改变合成电阻值。此模式较多出现于负载类型的可变电阻；恒流模式输入端电流恒定，通过改变端口电压改变合成电阻值。此模式主要出现在电阻测量能力的测试和计量中。

1 硬件设计

本文设计的精密可变电阻属于恒流模式，用于小电阻测试功能的计量。其原理如图1所示。

图1 可变电阻模块原理图

恒定的电流流入输入端，经过正压产生电阻、电流检测电阻、导流三极管流向-15V电源。通过两个DAC和U3组成的加法负反馈网络产生一个稳定的负电压值。U2为电压缓冲器，U1、电流检测电阻导流三极管组成射极跟随器。

通过改变DAC的输出，使a点的电压值变化，进而改变b点电位。由于输入电流为定值，因此，电阻两端的电压为定值，输入端电压变动与b点电压变化等幅同相。通过线性网络改变a点的电位值，以达到改变输入网络电阻的目的。

U3、R1、R2、Rf组成的反向加法电路，可以降低b点电压调节的最小步进。两路DAC输出为反向加法电路输入端。R1和R2的阻值不同，构成两路负压调节电路，分为粗调和细条。B点电压调节的最小步进由细条电路决定。

2 软件设计

装置嵌入式软件操作流程见图2。首先，测量端口输入电流，通过电流和目标电阻计算端头电压，根据DAC及参考电压设置两个DAC的输出电压值。然后，测量端头电压，计算是否满足误差要求。若满足则完成调节，实现目标电阻。若不满足，则需根据当前的端头电压和目标电压重新设定DAC的输出。此过程循环进行，直到端头电压满足误差要求。

图2 装置软件流程

3 实验结果及分析

用福禄克8508A数字多用表计量合成电阻模块。合成电阻阻值范围为0.02～2Ω。采用四线制电阻测量模式，其激励电流为0.01A，实验结果见表1。