CN112201423A

CN112201423A - 可调电阻装置及电子电路

Info

Publication number: CN112201423A
Application number: CN202011148413.6A
Authority: CN
Inventors: 谢元龙; 谭开平; 范志颂
Original assignee: Qingyuan Electric Power Planning And Design Institute Co ltd
Current assignee: Qingyuan Electric Power Planning And Design Institute Co ltd
Priority date: 2020-10-23
Filing date: 2020-10-23
Publication date: 2021-01-08

Abstract

本发明涉及一种可调电阻装置及电子电路，开关控制单元控制各可控开关的导通或关断，控制固定电阻是否加入串联，以改变一数位电阻模块的阻值。进一步地，通过多个数位电阻模块的串联设置，完成各数位电阻的选定，构成特定数值的总电阻。基于此，通过开关控制单元的控制，就能跳跃式改变串联电阻阻值，即改变可调电阻装置的总电阻。在电子电路的应用中，可调电阻装置可快速地提供所需的电阻，提升电子电路的响应速度并避免不合理阻值电阻对电子电路的损害。

Description

可调电阻装置及电子电路

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种可调电阻装置及电子电路。

背景技术

电阻，是一种对电流起阻碍作用的导体，被广泛应用在各种电子电路中，在电子电路中起到限流、分流、分压或降压等关键作用。由于电子电路技术的发展，电路中某一节点的电阻所需承担的功能日益复杂，不同电路工作模式下同一节点的电阻阻值需求不同，因此固定阻值的电阻无法满足节点的阻值需求。在这一需求作用下，可调电阻应运而生。可调电阻是电阻阻值可变的电阻，主要包括滑动变阻器、电阻箱和电位器等等。

然而，目前的可调电阻一般都是线绕可调电阻，调节电阻阻值需要通过旋转触头或改变触点位置来实现。也就是说，可调电阻的电阻阻值变化过程是线性的，将电阻阻值调节至目标阻值需要一定时间，在电子电路中无法实现电阻值的快速输出。同时，在可调电阻的线性变化过程中，会为节点引入不合理的电阻阻值，对部分较为敏感的电子电路或电路元件产生不利影响。

因此，传统的可调电阻还存在上述缺陷。

发明内容

基于此，有必要针对传统的可调电阻所存在的缺陷，提供一种可调电阻装置及电子电路。

一种可调电阻装置，包括一个或多个数位电阻模块；

数位电阻模块包括：

两个及两个以上固定电阻，各固定电阻串联；

两个及两个以上可控开关，可控开关与固定电阻一一对应，且可控开关与对应的固定电阻并联；

还包括开关控制单元，用于控制各可控开关的导通或关断；

其中，各数位电阻模块依次串联，构成串联电阻。

上述的可调电阻装置，开关控制单元控制各可控开关的导通或关断，控制固定电阻是否加入串联，以改变一数位电阻模块的阻值。进一步地，通过多个数位电阻模块的串联设置，完成各数位电阻的选定，构成特定数值的总电阻。基于此，通过开关控制单元的控制，就能跳跃式改变串联电阻阻值，即改变可调电阻装置的总电阻。在电子电路的应用中，可调电阻装置可快速地提供所需的电阻，提升电子电路的响应速度并避免不合理阻值电阻对电子电路的损害。

在其中一个实施例中，各数位电阻模块对应一计数单位；

固定电阻为对应计数单位设定倍数阻值的电阻。

在其中一个实施例中，数位电阻模块包括一个五倍计数单位阻值的固定电阻、一个两倍计数单位阻值的固定电阻和两个计数单位阻值的固定电阻。

在其中一个实施例中，数位电阻模块包括五个两倍计数单位阻值的固定电阻。

在其中一个实施例中，包括四个数位电阻模块；各数位电阻模块对应的计数单位分别为1、10、100和1000。

在其中一个实施例中，包括四个数位电阻模块；各数位电阻模块对应的计数单位分别为0.001、0.01、0.1、1、10、100和1000。

在其中一个实施例中，开关控制单元包括可编程控制器。

在其中一个实施例中，可控开关包括继电器；

继电器的两开关端分别与对应的固定电阻两端连接；

继电器的受控端连接开关控制单元。

在其中一个实施例中，可控开关包括半导体开关；

半导体开关的两开关端分别与对应的固定电阻两端连接；

半导体开关的受控端连接开关控制单元。

一种电子电路，包括功能元件以及上述任一实施例的可调电阻装置；

功能元件与可调电阻装置构成功能电路；其中，可调电阻装置设置在功能电路的电阻可调节点中。

上述的电子电路，可调电阻装置的开关控制单元控制各可控开关的导通或关断，控制固定电阻是否加入串联，以改变一数位电阻模块的串联电阻阻值。进一步地，通过多个数位电阻模块的串联设置，完成各数位电阻的选定，构成特定数值的总电阻。基于此，通过开关控制单元的控制，就能跳跃式改变串联电阻阻值，即改变可调电阻装置的总电阻。在功能电路的应用中，可调电阻装置可快速地提供所需的电阻，提升电子电路的响应速度并避免电子电路因不合理阻值电阻导致的损害。

附图说明

图1为一实施方式的可调电阻装置模块结构示意图；

图2为一实施方式的数位电阻模块结构示意图；

图3为另一实施方式的数位电阻模块结构示意图；

图4为一具体应用例的可调电阻装置电路图；

图5为可控编程示意图；

图6为7欧电阻示意图；

图7为530.4欧电阻示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本发明进行进一步的讲解说明。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种可调电阻装置。

图1为一实施方式的可调电阻装置模块结构示意图，如图1所示，一实施方式的可调电阻装置包括一个或多个数位电阻模块100(M1、M2…)；

数位电阻模块100包括：

两个及两个以上固定电阻R0，各固定电阻R0串联；

两个及两个以上可控开关K0，可控开关K0与固定电阻R0一一对应，且可控开关K0与对应的固定电阻R0并联；

开关控制单元101，用于控制各可控开关K0的导通或关断；

其中，各数位电阻模块100依次串联，构成串联电阻。

如图1所示，各数位电阻模块100依次串联，构成的可调电阻装置的总电阻等于各数位电阻模块100形成的串联电阻之和。其中，开关控制单元101分别输出控制信号，分别控制各数位电阻模块100内的可控开关K0。

其中，可控开关K0与对应的固定电阻R0并联，即可控开关K0的两开关端分别连接在固定电阻R0的两端，可控开关K0的受控端接收开关控制单元101的控制信号，根据不同控制信号实现导通或关断。如图1所示，在可控开关K0导通时，对应的固定电阻R0被短路，其阻值无法对串联电阻阻值构成贡献。在可控开关K0关断时，对应的固定电阻R0串联至回路中，对串联电阻阻值构成贡献。数位电阻模块100的串联电阻阻值等于该数位电阻模块100内串联至回路的所有固定电阻R0之和。

其中，不同数位电阻模块100内的固定电阻R0的数量级不同。以图1所示为例，数位电阻模块100M1内的固定电阻R0阻值的数量级为一百以上，数位电阻模块100M2内的固定电阻R0阻值的数量级为一百以下。即数位电阻模块100M1内固定电阻R0的串联与否的改变，对总电阻的阻值的改变较大，数位电阻模块100M2内固定电阻R0的串联与否的改变，对总电阻的阻值的改变较小，以此类推等等。

在其中一个实施例中，各数位电阻模块100对应一计数单位；

固定电阻R0为对应计数单位设定倍数阻值的电阻。

其中，数位包括千位数、百位数、十位数、个位数以及小数点后的数位，对应的计数单位包括1000、100、10、1以及小数点后的0.1、0.01等等。各数位电阻模块100对应一计数单位，即不同的数位电阻模块100对应的计数单位不同，以图1所示为例，数位电阻模块100M1对应的计数单位为1000，数位电阻模块100M2对应的计数单位为1，以此类推等等。设定倍数可为任意倍数，包括整数倍或非整数倍。基于此，固定电阻R0的阻值为对应计数单位设定倍数阻值，如2kΩ、5kΩ、50Ω或1.4Ω等等。而固定电阻R0的进入串联电阻与否，导致总电阻阻值的变化以数位呈现。以图1所示为例，数位电阻模块100M1内的可控开关K0改变，导致其串联电阻的阻值变化为千位数变化，反应在总电阻的变化也为千位数变化，而数位电阻模块100M2的变化为个位数变化。

在其中一个实施例中，图2为一实施方式的数位电阻模块100结构示意图，如图2所示，数位电阻模块100包括一个五倍计数单位阻值的固定电阻R1、一个两倍计数单位阻值的固定电阻R2和两个计数单位阻值的固定电阻R3。

设图2所示的数位电阻模块100对应的计数单位为1000为例，一个五倍计数单位阻值的固定电阻R1、一个两倍计数单位阻值的固定电阻R2和两个计数单位阻值的固定电阻R3的配合，可以构成该数位电阻模块100的串联电阻阻值可以为0Ω、1kΩ、2kΩ、3kΩ、4kΩ、5kΩ、6kΩ、7kΩ、8kΩ和9kΩ等。如只有一个计数单位阻值的固定电阻R3，串联电阻阻值为1k；一个计数单位阻值的固定电阻R3和一个两倍计数单位阻值的固定电阻R2串联，串联电阻阻值为3k，以此类推等等。

由此可见，若图2所示的数位电阻模块100对应的计数单位为1为例，则该数位电阻模块100的串联电阻阻值可以为0Ω、1Ω、2Ω、3Ω、4Ω、5Ω、6Ω、7Ω、8Ω和9Ω等。

基于此，不同计数单位的多个数位电阻模块100的组合，总电阻阻值可以覆盖任意阻值。通过开关控制单元101对可控开关K0的控制，将可调电阻装置的总电阻阻值快速调整至目标阻值。

在其中一个实施例中，图3为另一实施方式的数位电阻模块100结构示意图，如图3所示，数位电阻模块100包括五个两倍计数单位阻值的固定电阻R4。

同上，设图2所示的数位电阻模块100对应的计数单位为1000为例，五个两倍计数单位阻值的固定电阻R4，可以构成该数位电阻模块100的串联电阻阻值可以为0Ω、2kΩ、4kΩ、6kΩ、8kΩ和10kΩ等。

由此可见，通过设定倍数和固定电阻R0的数量的不同设置，可以改变可调电阻装置的总电阻阻值调节精度。

在其中一个实施例中，可调电阻装置包括四个数位电阻模块100；各数位电阻模块100对应的计数单位分别为1、10、100和1000。

在其中一个实施例中，可调电阻装置包括四个数位电阻模块100；各数位电阻模块100对应的计数单位分别为0.001、0.01、0.1、1、10、100和1000。

在其中一个实施例中，开关控制单元101包括可编程控制器或单片机等。作为一个较优的实施方式，开关控制单元101选用可编程控制器。

在其中一个实施例中，可控开关包括继电器；

继电器的两开关端分别与对应的固定电阻两端连接；

继电器的受控端连接开关控制单元101。

其中，继电器可选用常开型继电器或常闭型继电器。作为一个较优的实施方式，继电器选用常开型继电器，常开型继电器的两常开触点即为继电器的两开关端，常开型继电器的开关为继电器的受控端。其中，常开型继电器的开关端连接开关控制单元101接收开关控制单元101的控制信号，控制常开触点闭合或断开。常闭型继电器同理。

在其中一个实施例中，可控开关包括半导体开关；

半导体开关的两开关端分别与对应的固定电阻两端连接；

半导体开关的受控端连接开关控制单元101。

其中，半导体开关包括三极管、场效应管或晶闸管等。作为一个较优的实施方式，半导体开关选用场效应管，场效应管的漏级和源极即为半导体开关的两开关端，场效应管的栅极为半导体开关的受控端。其中，场效应管的栅极连接开关控制单元101接收开关控制单元101的控制信号，控制场效应管导通或关断，以实现半导体开关的导通或断开。

为了更好地解释本发明实施例，以下以一具体应用例进行举例。

图4为一具体应用例的可调电阻装置电路图，如图4所示，每个数位电阻模块100由4只负载电阻器组成。小数点后1位对应的数位电阻模块100的串联电阻分别由2只0.1欧、1只0.2欧和1只0.5欧电阻器串联组成；个位电阻对应的数位电阻模块100的串联电阻分别由2只1欧、1只2欧和1只5欧负载电阻器串联组成；十位电阻对应的数位电阻模块100的串联电阻电阻分别由2只10欧、1只20欧和1只50欧电阻器串联组成；百位电阻对应的数位电阻模块100的串联电阻分别由2只100欧、1只200欧和1只500欧电阻串联器组成，且每个电阻器分别与一个固态继电器(SSR1-SSR16)进行并联连接。

图5为可控编程示意图，如图5所示，当可编程控制器输出端有输出时(输出状态为1)，相应控制的固态继电器就会动作闭合，此固态继电器所并联的负载电阻器变会被短路，该负载电阻器在串联回路中的电阻值就会被置零。例如个数电阻需要7欧，系统就会选中2只1欧和1只5欧负载电阻器，2欧的负载电阻器对应的固态继电器就会由可编程控制器输出端Y11控制闭合。图6为7欧电阻示意图，如图7所示，此时个位电阻的控制输出端Y9、Y10、Y11、Y12的输出状态为0、0、1、0。

因此可编程控制器的输出端状态对电阻值的关系如下表：

图7为530.4欧电阻示意图，如图7所示，如需要负载电阻值为530.4欧，根据上表得可编程控制器输出端Y1-Y16的对输出状态为：1110 0101 1111 0001。

上述的可调电阻装置，开关控制单元101控制各可控开关的导通或关断，控制固定电阻是否加入串联，以改变一数位电阻模块100的阻值。进一步地，通过多个数位电阻模块100的串联设置，完成各数位电阻的选定，构成特定数值的总电阻。基于此，通过开关控制单元101的控制，就能跳跃式改变串联电阻阻值，即改变可调电阻装置的总电阻。在电子电路的应用中，可调电阻装置可快速地提供所需的电阻，提升电子电路的响应速度并避免不合理阻值电阻对电子电路的损害。

本发明实施例还提供了一种电子电路。

一种电子电阻，包括功能元件以及上述任一实施例的可调电阻装置；

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种可调电阻装置，其特征在于，包括一个或多个数位电阻模块；

所述数位电阻模块包括：

两个及两个以上固定电阻，各所述固定电阻串联；

两个及两个以上可控开关，所述可控开关与所述固定电阻一一对应，且所述可控开关与对应的固定电阻并联；

还包括开关控制单元，用于控制各所述可控开关的导通或关断；

其中，各所述数位电阻模块依次串联，构成串联电阻。

2.根据权利要求1所述的可调电阻装置，其特征在于，各所述数位电阻模块对应一计数单位；

所述固定电阻为对应计数单位设定倍数阻值的电阻。

3.根据权利要求2所述的可调电阻装置，其特征在于，所述数位电阻模块包括一个五倍计数单位阻值的固定电阻、一个两倍计数单位阻值的固定电阻和两个计数单位阻值的固定电阻。

4.根据权利要求2所述的可调电阻装置，其特征在于，所述数位电阻模块包括五个两倍计数单位阻值的固定电阻。

5.根据权利要求2所述的可调电阻装置，其特征在于，包括四个数位电阻模块；各所述数位电阻模块对应的计数单位分别为1、10、100和1000。

6.根据权利要求2所述的可调电阻装置，其特征在于，包括四个数位电阻模块；各所述数位电阻模块对应的计数单位分别为0.001、0.01、0.1、1、10、100和1000。

7.根据权利要求2至6任意一项所述的可调电阻装置，其特征在于，所述开关控制单元包括可编程控制器。

8.根据权利要求2至6任意一项所述的可调电阻装置，其特征在于，所述可控开关包括继电器；

所述继电器的两开关端分别与对应的所述固定电阻两端连接；

所述继电器的受控端连接所述开关控制单元。

9.根据权利要求2至6任意一项所述的可调电阻装置，其特征在于，所述可控开关包括半导体开关；

所述半导体开关的两开关端分别与对应的所述固定电阻两端连接；

所述半导体开关的受控端连接所述开关控制单元。

10.一种电子电路，其特征在于，包括功能元件以及如权利要求1至9任意一项所述的可调电阻装置；

所述功能元件与所述可调电阻装置构成功能电路；其中，所述可调电阻装置设置在所述功能电路的电阻可调节点中。