CN107192864A - 一种精密数字电阻负载电路 - Google Patents

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邵勇
舒强
刘蔓
石磊
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    • G01R1/20—Modifications of basic electric elements for use in electric measuring instruments; Structural combinations of such elements with such instruments
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Abstract

本发明公开了一种精密数字电阻负载电路，包括串联的基础档位调节电路和精度档位调节电路；所述基础档位调节电路包括并联的多个第一电阻选通电路，第一电阻选通电路包括串联的选通开关和基础电阻元件；所述精度档位调节电路包括并联的多个第二电阻选通电路，第二电阻选通电路包括串联的选通开关和精度电阻元件；其中相邻设置的两个基础电阻元件的电阻值之差均相等；其中相邻设置的两个基础电阻元件的电阻值互为2倍关系。解决了现有技术中模拟电阻负载使用不便，数字电阻负载固有精度不高、且成本高的问题。

Description

一种精密数字电阻负载电路
技术领域
本发明属于电子产品测试及试验技术领域；具体涉及一种精密数字电阻负载电路。
背景技术
目前，电子产品在出厂前都需要进行各种试验和测试。其中就要用到各类负载，比如电阻负载、电容负载或电感负载等。目前电阻负载主要有两大类，模拟电阻负载和数字电阻负载，模拟电阻负载使用时负载的参数需要人工进行调节，缺乏灵活性，很大程度上制约了产品的生产效率。数字电阻负载克服了模拟负载的使用不便，负载的参数可以自动调节，但本身固有精度偏低，误差偏大，如要实现电阻负载高精度的自动调节，则需要的固有电阻精度就很高，这种高精度电阻价格昂贵，特别是需要多路负载时，成本更是会呈几何数级增长。
发明内容
本发明提供了一种精密数字电子负载电路，解决了现有技术中模拟电阻负载使用不便，数字电阻负载固有精度不高、且成本高的问题。
本发明的技术方案是：一种精密数字电阻负载电路，包括串联的基础档位调节电路和精度档位调节电路；所述基础档位调节电路包括并联的多个第一电阻选通电路，第一电阻选通电路包括串联的选通开关和基础电阻元件；所述精度档位调节电路包括并联的多个第二电阻选通电路，第二电阻选通电路包括串联的选通开关和精度电阻元件；其中相邻设置的两个基础电阻元件的电阻值之差均相等；其中相邻设置的两个基础电阻元件的电阻值互为2倍关系。
更进一步的，本发明的特点还在于：
其中多个第一电阻选通电路中只有一个第一电阻选通电路的选通开关闭合。
其中多个第二电阻选通电路中有不小于2个第二电阻选通电路的选通开关闭合。
其中选通开关为低导通电阻的场效应管。
其中低导通电阻的场效应管为IRF7842。
其中选通开关通过继电器板卡控制其导通。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的精密数字电阻负载电路，可使用普通电阻实现电阻值高精度的自动调节，并且精度可根据电阻数量进行增减调节，根据电阻的变化规律能够方便的计算出电阻，并且方便工程人员进行设计和软件编程，可广泛应用在自动测量装置和控制系统中；该装置电阻负载的参数可以自动调节，总电阻值精度能够根据引入电阻数量进行调节，本发明的装置成本低、设计简单，便于编程，且应用范围广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1为基础档位调节电路；2为精度档位调节电路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步说明。
本发明提供了一种精密数字电阻负载电路，如图1所示，包括串联的基础档位调节电路1和精度档位调节电路2；其中基础档位调节电路1包括并联的多个第一电阻选通电路，第一电阻选通电路包括串联的选通开卡和基础电阻元件；其中精度档位调节电路2包括并联的多个第二电阻选通电路，第二电阻选通电路包括串联的选通开关和精度电阻元件。
其中相邻设置的两个基础电阻元件的电阻值之差均相等，设为d，设第一个基础电阻元件的阻值为a；使用时任选其中一个第一电阻选通电路，得到相应的基础电阻元件的电阻值为RD。相邻设置的两个基础电阻元件的电阻值互为2倍关系，通过选通开关控制精度档位调节电路2中不同的第二电阻选通电路的导通，控制精度档位调节电路2的准确精度，设第一个精度电阻元件的阻值为b，其中电阻值变化范围为b/2到b，其中最小的精度调节取决于第二电阻选通电路个数n。基础档位调节电路1和精度档位调节电路2串联而成，两级电路的电阻值之和为该模型电路输出的电阻值；则该电阻负载电路总电阻值的取值范围为：
该电阻负载电路中负载电阻阻值和开关元件的通断状态是一一对应的，只要控制开关元件的导通就能实现负载阻值的调整，负载电阻值由计算公式推导，根据推导公式能够简化编程过程，并且通过计算机直接计算出负载电路的电阻值，给出相应开关元件的控制方式，使得产品测试极为直观和方便。负载电阻的精度可根据第二级电路的电阻数量进行调节，总误差仅为所选电阻精度的最大误差，便于工程人员进行设计计算。
基础档位调节电路1每次闭合其中一个第一电阻选通电路，其余的第一电阻选通电路不导通，因此基础档位调节电路1的电阻值为所选的第一电阻选通电路的基础电阻元件的电阻值；假设第N道第一电阻选通电路导通，则其电阻值为：
RD＝a+(N-1)d。
精度档位调节电路2为多通道导通，即可同时是多个第二电阻选通电路导通，精度档位调节电路2的电阻值为：
因此本发明电阻负载电路的电阻值为：
在精度档位调节电路2中，最后一个导通的第二电阻选通电路中的精度电阻元件为该电阻负载电路能够达到的最小精度单元，当最后一个精度电阻单元导通后，相当于和精度档位调节电路2的总电阻进行并联，并联前后总电阻值之差即为该电路的最小调节精度。因此可计算出该电路的最小精度调节为：
本发明的具体实施例为：
某测试装置中空气温度传感器电阻要求实现电阻30Ω～91Ω自动调节，输出调节精度±0.05Ω。使用本发明的方法设计电阻负载电路如下：
如图1所示，选取基础档位调节电路为3档并联，取a＝7Ω，d＝20Ω；精度档位调节电路为14档电阻并联，取b＝45Ω,所有电阻选取0.1％的精度，1/4W的功率。选通开关使用场效应管，并且使用继电器板卡控制场效应管的导通。具体的使用IRF7842型号的场效应管，该型号的场效应管的导通电阻为5mΩ,在使用中可忽略不计。
其中电阻负载电路的基础档位调节电路中，基础档位调节电路为三挡并联，其基础电阻元件的电阻值从左至右分别为：7Ω、27Ω、47Ω电阻；精度档位调节电路2为14档并联，其中最左侧的精度电阻元件为作为精度调节档的固定档位，不进行控制，其他精度电阻元件的电阻值从左依次为90Ω、180Ω、360Ω、720Ω、1.44KΩ、2.88KΩ、5.76KΩ、11.52KΩ、23.04KΩ、46.08KΩ、92.16KΩ、184.32KΩ、370KΩ。当电阻在29.5Ω～52Ω之间选择基础档位7Ω电阻和13个精度调节档进行电阻调节；当电阻在49.5Ω～72Ω之间选择基础档位27Ω电阻和13个精度调节档进行电阻调节；当电阻在69.5Ω～92Ω之间选择基础档位47Ω电阻和13个精度调节档进行电阻调节。全范围实现29.5Ω～92Ω之间的自动调节控制。
根据公式能够计算出该电路的最小可调节精度约为0.0055Ω，该电路的总电阻值精度误差为千分之一，完全满足设计要求。

Claims (6)

1.一种精密数字电阻负载电路，其特征在于，包括串联的基础档位调节电路(1)和精度档位调节电路(2)；所述基础档位调节电路(1)包括并联的多个第一电阻选通电路，第一电阻选通电路包括串联的选通开关和基础电阻元件；所述精度档位调节电路(2)包括并联的多个第二电阻选通电路，第二电阻选通电路包括串联的选通开关和精度电阻元件；
所述相邻设置的两个基础电阻元件的电阻值之差均相等；
所述相邻设置的两个基础电阻元件的电阻值互为2倍关系。
2.根据权利要求1所述的精密数字电阻负载电路，其特征在于，所述多个第一电阻选通电路中只有一个第一电阻选通电路的选通开关闭合。
3.根据权利要求2所述的精密数字电阻负载电路，其特征在于，所述多个第二电阻选通电路中有不小于2个第二电阻选通电路的选通开关闭合。
4.根据权利要求1所述的精密数字电阻负载电路，其特征在于，所述选通开关为低导通电阻的场效应管。
5.根据权利要求4所述的精密数字电阻负载电路，其特征在于，所述低导通电阻的场效应管为IRF7842。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的精密数字电阻负载电路，其特征在于，所述选通开关通过继电器板卡控制其导通。
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