CN104914781B - 程控交直流电阻箱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种程控交直流电阻箱，括控制器、数字电位器、电压采样电路、电流采样电路和运算放大器；所述的控制器的输出端连接数字电位器；所述的数字电位器又与电压采样电路的输出端相连接；所述的数字电位器的输出端连接运算放大器5的“+”端；电流采样电路的输出端连接运算放大器的“‑”端；所述的运算放大器的输出端与电流采样电路的输出端之间连接有负载。本发明电路简单，无需多个机械开关和精密电阻，生产成本极低；本发明只需使用一个高精密的电流采样电阻，通过控制数字电位器来模拟一个电阻，该电阻范围广，精度高，可以用于交直流场合；采用程控方法，方便与电脑连接构成自动化测试系统。

Description

程控交直流电阻箱
技术领域
本发明涉及一种程控交直流电阻箱，利用数字电位器及运算放大器和控制器完成恒电阻的控制。
背景技术
电阻箱广泛应用于电路的调试与测试中。目前，使用的电阻箱是将几十个精密电阻经过适当的连接，再利用多位旋钮开关来选择电路所需的电阻值；也有采用单片机控制若干个继电器代替上述的多位旋钮开关实现所谓的程控电阻箱，这些电阻箱因采用了机械开关或继电器，长期使用后其触点会磨损老化导致接触电阻增大，从而使得电阻箱的精度大大降低；还有制作高性能的电阻箱需要使用很多的高精密、低温度系数的电阻，这些电阻价格昂贵、取材不易。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种程控交直流电阻箱。
本发明所采用的技术方案为：一种程控交直流电阻箱，包括控制器、数字电位器、电压采样电路、电流采样电路和运算放大器；所述的控制器的输出端连接数字电位器；所述的数字电位器又与电压采样电路的输出端相连接；所述的数字电位器的输出端连接运算放大器5的“+”端；电流采样电路的输出端连接运算放大器的“-”端；所述的运算放大器的输出端与电流采样电路的输出端之间连接有负载。
本发明首先根据用户设定的电阻值，由控制器计算出相应的数字量送入数字电位器，数字电位器对电压采样输出的电压进行适当分压后，再送入运算放大器的“+”端；流过电路的电流经电流采样获取并送入运算放大器的“-”端；上述2路信号经过运算放大器的处理，使得在电路RX+和RX-两端模拟出一个电阻负载，该负载两端电压与其流过的电流成一定比例，实现恒电阻控制。
本发明的有益效果是：1、电路简单，无需多个机械开关和精密电阻，生产成本极低；2、本发明只需使用一个高精密的电流采样电阻，通过控制数字电位器来模拟一个电阻，该电阻范围广，精度高，可以用于交直流场合；3、采用程控方法，方便与电脑连接构成自动化测试系统。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图中：1、控制器；2、数字电位器；3、电压采样电路；4、电流采样电路；5、运算放大器。
图2是本发明的原理说明图。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示的一种程控交直流电阻箱的架构，包括控制器1、数字电位器2、电压采样3、电流采样4和运算放大器5等五个部分。所述的程控交直流电阻箱，首先根据用户设定的电阻值，由控制器1计算出相应的数字量送入数字电位器2，数字电位器2对电压采样3输出的电压进行适当分压后，再送入运算放大器5的“+”端；流过电路的电流经电流采样4获取并送入运算放大器5的“-”端；上述2路信号经过运算放大器5的处理，使得在电路RX+和RX-两端模拟出一个电阻负载，该负载两端电压与其流过的电流成一定比例，实现恒电阻控制。
本发明所述的原理说明图如图2所示：本实施例中，该电路主要由控制器、数字电位器W1、电压采样放大器A1、运算放大器A2、采样电阻Rs和电流采样放大器A3等6个部分组成。
设外部电路加入到本模拟负载两端的电压为Us,流过电路的负载电流为Is。
根据电路连接关系，不难得到运算放大器A2“+”端的电压U1为如下表达式：
其中：Ku为电压采样放大器A1的电压放大系数；Us为施加在电路两端的电压；Dx为控制器输出的数字量；N为数字电位器W1的控制位数。
运算放大器A2“-”端的电压U2满足如下关系：
U2＝IsRs
其中：Is为流过电路的负载电流；Rs为采样电阻阻值。
由于电路具有闭环负反馈，由运算放大器的特性可知U1应等于U2,即：
进一步可以得到该电路两端模拟的电阻Rx为如下表达式：
其中：Us为加入到本模拟负载两端的电压；Is为流过电路的负载电流；Ku为电压采样放大器A1的电压放大系数；Dx为控制器输出的数字量；N为数字电位器W1的控制位数；Rs为采样电阻阻值。
显而易见，得益于电路的巧妙设计，通过使用一只高精度的采样电阻Rs,配合对数字电位器的控制，就可以模拟出不同的电阻，并且该模拟电阻与采样电阻Rs具有相同的高精度性能。如再通过控制器协同对电压采样放大器A1的放大系数Ku进行适当控制并配合选用不同的采样电阻Rs，本电路就可以模拟得到大量程范围的电阻值，而且，该电路不仅可以用于直流电路，也同样适合交流电路。因此，本发明方案能实现程控交直流电阻箱的功能。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离本发明的实质和范围。

Claims (1)

1.一种程控交直流电阻箱，其特征在于：包括控制器、数字电位器、电压采样电路、电流采样电路和运算放大器；所述的控制器的输出端连接数字电位器；所述的数字电位器又与电压采样电路的输出端相连接并对电压采样电路输出的电压进行分压；所述的数字电位器的输出端连接运算放大器的“+”端；电流采样电路的输出端连接运算放大器的“-”端；所述的电流采样电路中运算放大器的反相输入端和输出端之间连接有采样电阻；
所述的采样电阻的采样电压与采样电流经运算放大器处理后模拟出一个电阻负载，所述的电阻负载的阻值为：
其中，Us为加入到本模拟负载两端的电压；Is为流过电路的负载电流；Ku为电压采样电路的电压放大系数；Dx为控制器输出的数字量；N为数字电位器的控制位数；Rs为采样电阻阻值。
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