校准仪中精密合成电阻的设计

测控技术与仪器论文校准仪中精密合成电阻的设计摘要:介绍了校准仪中精密合成电阻的设计。该设计利用精密运算放大器缓冲输入电压,并通过数/模转换器调整施加于标准电阻上电压与电流的比例,从而改变电阻值。通过内置的精密电阻测量电路测算了运放的失调电压,并用数/模转换器自动补偿失调电压,可取得高精度的可编程合成电阻,以满足校准仪中电阻输出的要求。关键词:合成电阻自校正非线性D/A转换器在校准仪中经常需要自动输出人们所需的精密电阻值,以取代精密电阻箱、电位器。把电阻箱改成了由继电阻切换可输出所需阻值[1],但其体积大且串接了继电器接触电阻。用数字电位器通过切换半导体电阻来得到可变的阻址,由于串入较大开关导通电阻且温度稳定性差,无法获得精密电阻值及高分辨率。用运放等构成单口网络,通过编程得到输入电压及电流的比值,即可获得可编程的线性电阻。这种阻抗合成技术可获得很高精度的输出电阻,如WAVETEK公司的9100型多功校准源[2]就采用了合成电阻。1电阻设计合成电阻的电路原理图如图1所示,由输入运放、D/A轮换器、模拟开关、输出运放及失调调零电路构成。施加于标准电阻一端的输入电压值经过缓冲放大、比例调节后,反馈到标准电阻的另一端,以此来控制输入电流,从而确定输入电阻值。运算放在器A1接成电阻跟随器形式,输出电压为U10=Ui,作为D/A转换器的基准电压。D/A转换器由U1及U2复合而成,均采用电压输出型乘法转换器,使基准电压即使减小到接近零也可得到较好的比例输出。数/模转换器的传输系数K由输入数/模转换器U1、U2的数字信号决定。因此D/A转换器的输出电压为UD/A=Kui。由于A2工作于线性放大状态时两输入端嗯位相等,因此A2的反相端电压为KUi。模拟开关S1上电流为零,因此连接于通开关的标准电阻下端电压也为KUi,合成电阻的输入电