CN100570379C - 数字万用表在线测环路电阻中一电阻阻值的方法及转换器 - Google Patents

Abstract

用数字万用表在线测量环路电阻中一电阻阻值的方法及转换器，包括：在待测电阻两端确定被检测点B和被检测点C，再设定与被测电阻连接的一电阻为保护电阻，再设定保护电阻R1与其他环路中的电阻连接的另一端为被检测点A，将环路电阻测量转换器的检测端子A、检测端子B、检测端子C分别与被检测点A、被检测点B、被检测点C相接，再将数字万用表测量电阻时的正表笔和负表笔接入，然后测量出被测电阻R2的阻值。本发明在不断开回路情况下测得的电阻阻值与断开回路直接用数字万用表测得的电阻阻值具有同样的精度。而且本发明的装置和方法简单可靠。

Description

数字万用表在线测环路电阻中一电阻阻值的方法及转换器

技术领域

本发明涉及电阻阻值的测量，特别是不断开任何连接电阻，在线精确测量其中一电阻阻值的方法和设备。

背景技术

在厚膜混合集成电路的制造过程中，常常要对回路电阻的精度进行调整，电阻调整设备可以完成回路电阻的调整，但却不能用数字万用表对回路电阻进行测量，实际中只能如图1所示的将回路32中断开一个缺口33，当电阻调整完后再将缺口33连上，使其恢复原有回路电路形式。这样的工艺方法将导致制造工艺的复杂性，且也降低了产品的可靠性。

数字万用表虽能精确地测量电阻，但对回路中的电阻，数字万用表就显得无能为力了。

如图2、图3所示：若不采取特殊方法，是不能测量回路中电阻的，当用万用表测量电阻R2时，实际值将是(R1+R3)//R2等效电阻的值，不能准确测量出电阻R2的阻值。故需要有一种方法，或附加一个装置，使数字万用表能完成回路电阻的测量。

现有技术中，有一种在线测电阻的方法，如中国发明专利申请95117908.X号，公开了一种名为“电阻、电容、电感在线测量的方法及装置”的技术方案。通过分析可以看出，该方案不但要借助一精密电阻完成测量电路的构建，还要由单片机组成一智能系统进行处理。所以其方法和装置显得过于复杂。

同时，更重要的是如若在图2、图3的测量场合，当数字万用表接入测量时，那么一般在表笔正端到负端有0.1V～10V的电压，如果回路中电阻R3阻值很小时，且因测量R2时数字万用表档位的选择，在相应表笔正端到负端就会有一定的电压输出。

参见图3，假设R1＝1K，R2＝2K，R3＝10Ω，当用数字万用表测量R2时，要选择1K档测量，表笔接入后，在R2上要产生上+下-的2V电压，即V2＝2V。因R1是被保护电阻，所以回路中的“A”点的电压等于“B”点的电压，即R3的两端电压也是2V，所以流过R3的电流为：

2V/10Ω＝200mA

因上述方案的装置中仅使用一只运算放大器既作为电压跟随器，又作为输出缓冲器，并没有考虑流过R3电流大的这个问题，所以其方案并不适用如图3所示的回路中既有较大电阻又有较小电阻存在的场合。该方案也无法在厚膜混合集成电路的制造过程中，简便地完成对回路电阻的测量，实现对阻值精度的调整。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提出一种用数字万用表在线测量环路电阻中一电阻阻值的方法及转换器，本发明的环路电阻测量转换器中采用高输入阻抗的运算放大器作为电压跟随器，再采用一只驱动能力大的运算放大器，然后构建保护电阻端电压置零电路，由转换器电源供电。本发明的环路电阻测量转换器与数字万用表配合使用，在不断开回路情况下测得的电阻阻值与断开回路直接用数字万用表测得的电阻阻值具有同样的精度。

本发明的装置和方法简单可靠，而且本发明的装置还可制作成独立的模块或仪器广泛应用。

本发明通过采用以下的技术方案来实现：

实施一种用数字万用表在线测环路电阻中一电阻阻值的方法，所述方法包括步骤：

A.首先设定电阻环路中待测阻值的被测电阻为R2，在电阻R2两端设定数字万用表的被检测点B和被检测点C；

B.再设定与被测电阻R2连接的一电阻为保护电阻R1，被检测点B也是保护电阻R1与被测电阻R2的连接点；

C.再设定保护电阻R1与其他环路中的电阻连接的另一端为被检测点A；

D.然后将环路电阻测量转换器的检测端子A、检测端子B、检测端子C分别与被检测点A、被检测点B、被检测点C相接；

E.然后再将数字万用表测量电阻时的正表笔和负表笔分别与环路电阻测量转换器的正表笔接入端和负表笔接入端相接；

F.使用数字万用表，测量出被测电阻R2的阻值；

在所述环路电阻测量转换器中设置有一保护电阻端电压置零电路，该保护电阻端电压置零电路为增益为1的集成运算放大器。

上述方法在测量中，所述环路电阻测量转换器中的保护电阻端电压置零电路有一输入正极和输出负极，将所述输入正极与检测端子B相接，将所述输出负极与检测端子C相接。

上述方法在测量中，所述保护电阻端电压置零电路由转换器电源供电。

测量中，所述保护电阻端电压置零电路的输入正极和输出负极之间的电位差保持为零。

步骤E所述的数字万用表测量电阻时的负表笔可以直接与被检测点C相接。

设计制造上述方法中使用的一种数字万用表在线测环路电阻中一电阻阻值的转换器。

该转换器是一环路电阻测量转换器，其包括检测端子A、检测端子B，还包括保护电阻端电压置零电路，以及转换器电源。

所述保护电阻端电压置零电路为增益为1的集成运算放大器，其输入正极、输出负极分别与检测端子B、检测端子A连接。

所述转换器电源的电源正极、电源负极分别与保护电阻端电压置零电路的V+和GND相接。

所述环路电阻测量转换器还包括连接数字万用表负表笔的检测端子C；

所述环路电阻测量转换器还包括连接数字万用表的正表笔接入端和负表笔接入端。

所述正表笔接入端连接检测端子B。

所述保护电阻端电压置零电路包括一只以上的电压保持元件，所述电压保持元件的正极输入端连接环路电阻测量转换器的检测端子B，所述电压保持元件的输出端或直接连接环路电阻测量转换器的检测端子A，或通过输出缓冲器连接环路电阻测量转换器的检测端子A。

所述的电压保持元件在最佳实施例中采用运算放大器；所述输出缓冲器在最佳实施例中也采用运算放大器。

所述输出缓冲器采用负载能力不小于200毫安的运算放大器，这样可以保证测量精度和扩展测量量程，即便是回路中有阻值小的电阻，也能保证装置正常使用。

与现有技术相比较，本发明的环路电阻测量转换器中采用高输入阻抗的运算放大器作为电压跟随器，再采用一只驱动能力大的运算放大器，然后构建保护电阻端电压置零电路，由转换器电源供电。本发明的环路电阻测量转换器与数字万用表配合使用，按照本发明的测量方法在不断开回路情况下所测得的电阻阻值与断开回路直接用数字万用表测得的电阻阻值具有同样的精度。本发明的装置和方法简单可靠，而且本发明的装置还可制作成独立的模块或仪器广泛应用。

附图说明

图1是现有技术中将回路中断开一个缺口用数字万用表直接测量，当电阻调整完后再将缺口连上的示意图；

图2是拟进行阻值测量的环路电阻的实物形状示意图；

图3是拟进行阻值测量的环路电阻的电路图；

图4是本发明数字万用表在线测环路电阻中一电阻阻值的方法示意图；

图5是本发明数字万用表在线测环路电阻中一电阻阻值的方法及转换器的原理图；

图6是本发明数字万用表在线测环路电阻中一电阻阻值的转换器中保护电阻端电压置零电路的电原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详尽的描述：

参见图4、图5及图6，实施一种数字万用表在线测环路电阻中一电阻阻值的方法，所述方法包括步骤：

A.首先设定电阻环路中待测阻值的被测电阻为R2，在电阻R2两端设定数字万用表的被检测点B和被检测点C；

B.再设定与被测电阻R2连接的一电阻为保护电阻R1，被检测点B也是保护电阻R1与被测电阻R2的连接点；

C.再设定保护电阻R1与其他环路中的电阻连接的另一端为被检测点A；

D.然后将环路电阻测量转换器60的检测端子A68、检测端子B67、检测端子C66分别与被检测点A、被检测点B、被检测点C相接；

E.然后再将数字万用表50测量电阻时的正表笔和负表笔分别与环路电阻测量转换器60的正表笔接入端64和负表笔接入端65相接；

F.使用数字万用表50，测量出被测电阻R2的阻值。

上述方法在测量中，如图5所示，所述环路电阻测量转换器60中的保护电阻端电压置零电路61有一输入正极62和输出负极63，将所述输入正极62与检测端子B相接，将所述输出负极63与检测端子C相接。

如图6所示，测量中，所述保护电阻端电压置零电路61由转换器电源供电。

上述方法在测量中，所述保护电阻端电压置零电路61的输入正极62和输出负极63之间的电位差保持为零。

上述方法中步骤E所述的数字万用表50测量电阻时的负表笔可以直接与被检测点C相接。

设计制造上述方法所述的一种数字万用表在线测环路电阻中一电阻阻值的转换器。

如图4所示，使放大器的增益A＝1，使V_A＝V_B，则V_BA＝V_B-V_A＝0，流过R1的电流I₁＝V_BA/R₁＝0，这样我们就认为R1与R2形成了虚开路，这样，R2就能被准确地测量。

在图4所示的测试电路中，A＝1的放大器一定要与数字万用表的正(+)相连，并要求增益A＝1的放大器的输出电流应达到200mA。

如图5所示，所述转换器是一环路电阻测量转换器61，其包括检测端子A68、检测端子B67，还包括保护电阻端电压置零电路61，以及转换器电源。

所述保护电阻端电压置零电路61的输入正极62、输出负极63分别与检测端子B67、检测端子A68连接。

如图6所示，所述转换器电源的电源正极、电源负极分别与保护电阻端电压置零电路61的V+和GND相接。由于保护电阻端电压置零电路61所适应的电压范围很宽，-12V～+12V均可，在此不做限定。

所述环路电阻测量转换器60还包括连接数字万用表50负表笔的检测端子C66。

所述环路电阻测量转换器60还包括连接数字万用表50的正表笔接入端64和负表笔接入端65。

所述正表笔接入端64连接检测端子B67。

所述保护电阻端电压置零电路61包括至少一只的电压保持元件611，所述电压保持元件611的正极输入端连接环路电阻测量转换器60的检测端子B67，所述电压保持元件611的输出端或直接连接环路电阻测量转换器60的检测端子A68，或通过输出缓冲器612连接环路电阳测量转换器60的检测端子A。

所述的电压保持元件611采用运算放大器；所述输出缓冲器612也采用运算放大器。

所述输出缓冲器612采用负载能力不小于200毫安的运算放大器。

电压保持元件611及输出缓冲器612可以选择的运算放大器种类型号很多，在此不再一一例举。

本发明的环路电阻测量转换器与数字万用表配合使用，按照本发明的测量方法在不断开回路情况下所测得的电阻阻值与断开回路直接用数字万用表测得的电阻阻值具有同样的精度。本发明的装置和方法简单可靠，而且本发明的装置还可制作成独立的模块或仪器广泛应用。

Claims (10)

1、一种数字万用表在线测环路电阻中一电阻阻值的方法，其特征在于所述方法包括步骤：

A、首先设定电阻环路中待测阻值的被测电阻为R2，在电阻R2两端设定数字万用表的被检测点B和被检测点C；

B、再设定与被测电阻R2连接的一电阻为保护电阻R1，被检测点B也是保护电阻R1与被测电阻R2的连接点；

C、再设定保护电阻R1与其他环路中的电阻连接的另一端为被检测点A；

D、然后将环路电阻测量转换器的检测端子A、检测端子B、检测端子C分别与被检测点A、被检测点B、被检测点C相接；

E、然后再将数字万用表测量电阻时的正表笔和负表笔分别与环路电阻测量转换器的正表笔接入端和负表笔接入端相接；

F、使用数字万用表，测量出被测电阻R2的阻值；

在所述环路电阻测量转换器中设置有一保护电阻端电压置零电路，该保护电阻端电压置零电路为增益为1的集成运算放大电路。

2、根据权利要求1所述的数字万用表在线测环路电阻中一电阻阻值的方法，其特征在于：

测量中，所述环路电阻测量转换器中的保护电阻端电压置零电路有一输入正极和输出负极，将所述输入正极与检测端子B相接，将所述输出负极与检测端子C相接。

3、根据权利要求2所述的数字万用表在线测环路电阻中一电阻阻值的方法，其特征在于：

测量中，所述保护电阻端电压置零电路由转换器电源供电。

4、根据权利要求2所述的数字万用表在线测环路电阻中一电阻阻值的方法，其特征在于：

测量中，所述保护电阻端电压置零电路的输入正极和输出负极之间的电位差保持为零。

5、根据权利要求1所述的数字万用表在线测环路电阻中一电阻阻值的方法，其特征在于：

步骤E所述的数字万用表测量电阻时的负表笔直接与被检测点C相接。

6、一种数字万用表在线测环路电阻中一电阻阻值的转换器，其特征在于：

该转换器是一环路电阻测量转换器，其包括检测端子A、检测端子B，还包括保护电阻端电压置零电路，以及转换器电源；

所述保护电阻端电压置零电路为增益为1的集成运算放大电路，其输入正极、输出负极分别与检测端子B、检测端子A连接；

所述转换器电源的电源正极、电源负极分别与保护电阻端电压置零电路的V+和GND相接。

7、根据权利要求6所述的数字万用表在线测环路电阻中一电阻阻值的转换器，其特征在于：

所述环路电阻测量转换器还包括连接数字万用表负表笔的检测端子C；

所述环路电阻测量转换器还包括连接数字万用表的正表笔接入端和负表笔接入端；

所述正表笔接入端连接检测端子B。

8、根据权利要求6所述的数字万用表在线测环路电阻中一电阻阻值的转换器，其特征在于：

所述保护电阻端电压置零电路包括一只以上的电压保持元件，所述电压保持元件的正极输入端连接环路电阻测量转换器的检测端子B，所述电压保持元件的输出端或直接连接环路电阻测量转换器的检测端子A，或通过输出缓冲器连接环路电阻测量转换器的检测端子A。

9、根据权利要求8所述的数字万用表在线测环路电阻中一电阻阻值的转换器，其特征在于：

所述的电压保持元件采用运算放大器；所述输出缓冲器也采用运算放大器。

10、根据权利要求8或9所述的数字万用表在线测环路电阻中一电阻阻值的转换器，其特征在于：

所述输出缓冲器采用负载能力大于200毫安的运算放大器。

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