一種高精度電阻測量?jì)x系統設計

如圖4所示，若電源為程控電壓源，則驅動(dòng)探針輸出恒定電壓Vi，已知分壓電阻Rc的阻值。通過(guò)檢測探針測量待測電阻兩端電壓V，可得待測電阻R的大?。?br />

2 系統硬件設計
如圖5所示，電阻測量?jì)x硬件系統由單片機、可調恒流恒壓源、調節電路和顯示電路等組成。其中，可調恒流恒壓源提供6檔恒定電流和一檔恒定電壓，最大輸出電壓約2 V，輸出6檔電流分別為670 mA，67 mA，6．7 mA，670μA，67μA，6．7μA。調節電路包括程控放大電流和程控濾波電路，實(shí)現小信號放大、恒流源校準測量選擇、量程控制等功能。

3 單元電路
3．1 恒流恒壓電路
該電阻測量?jì)x量程范圍達到3 mΩ～3 MΩ，因A／D采樣電壓范圍有限，若使用同一種恒流電壓測量，電流過(guò)大或過(guò)小都會(huì )影響測量精度或使電路發(fā)熱量過(guò)大引起溫漂。恒流恒壓電路提供了670 mA～6．7μA的6檔恒流輸出和3 V的恒壓輸出。-5 V電壓一路經(jīng)過(guò)反相比例放大器后得到3 V的穩壓輸出。恒壓源輸出電阻為千分之一精度的金屬膜電阻，阻值為1．5 MΩ，利用電阻分壓關(guān)系實(shí)現測量最大電阻3 MΩ，此時(shí)所有的場(chǎng)效應管都關(guān)閉。
恒流源電路由開(kāi)環(huán)放大電路、射極跟隨器電路、場(chǎng)效應管電路、深度負反饋電路構成，如圖6所示。

根據虛短虛斷原理：

通過(guò)式(10)求出Vi-Vn=0．66 V，為恒定值，I=0．66／R。由此，通過(guò)由單片機控制的場(chǎng)效應管Q的開(kāi)閉，使不同阻值的電阻所在支路導通得到各檔恒流源。
3．2 量程控制電路
根據每個(gè)量程的上、下限電阻值可以得到相應的電壓值區間。當執行自動(dòng)量程切換時(shí)，比較由當前量程測得的電壓值是否符合本量程區間。若符合，則不切換量程；若不符合，則根據比較結果增加或減小一個(gè)檔位，再次測量電壓并比較，直至測量電壓處于某一電壓區間內。
硬件上，單片機通過(guò)4 094移位寄存器輸出場(chǎng)效應管的柵極電平來(lái)控制管子的導通與斷開(kāi)，以使不同支路導通產(chǎn)生各種檔位的恒流。為了分離數字電路與模擬電路，在單片機與移位寄存器間加了光電耦合器件，以減小相互的影響。