CN217639287U - 一种电阻测量电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电阻测量电路，该电阻测量电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一引线电阻、第二引线电阻、第三引线电阻、恒流源、被测电阻、第一端口、第二端口和第三端口，第一运算放大器连接第二端口，第一运算放大器连接第一电阻和第二电阻，第一电阻连接着第三端口和接地，第一运算放大器连接着第二电阻和第四电阻，恒流源连接第一端口和第二运算放大器，第二运算放大器连接第四电阻和第三电阻，第一运算放大器连接第三电阻和输出器，第一引线电阻连接第一端口和被测电阻，被测电阻连接第二引线电阻和第三引线电阻，第二引线电阻连接第二端口，第三引线电阻连接第三端口。本实用新型用于AD转换器芯片中。

Description

一种电阻测量电路

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，具体涉及了一种电阻测量电路。

背景技术

在工业和民用传感器中，有比较多的传感器(如温度、压力、湿度等)是将物理量转换成电阻，与传感器配套的电路或仪表需要通过测量电阻信号来获取所测物理量的大小。

传感器通过引线与电路相接，引线的电阻与传感器电阻叠加，会造成测量误差，通常的作法是采用三线制接法去除测量误差，即三根引线的阻值一样，在电路中通过硬件电路或软件算法消除引线的电阻，获得准确的电阻值。如图1所示，现有的三线制接法需要专有芯片方案测量电阻，而且需要两次的AD转换(AI1+和AI1-为1次，AI2+和AI2-为一次)，并且软件算法将两次AD转换数据相减才能消除引脚电阻。经过两次AD转换时间较长，响应速度慢，还增加了软件的开销，效率较低，经济性差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种电阻测量电路，采用三线制接法配合两个运算放大器，并且通过恒流源消除电路上的影响，将被测电阻和输出电压Vo2关联一起，具有较快的相应速率，提升了效率。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种电阻测量电路，所述电阻测量电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一引线电阻、第二引线电阻、第三引线电阻、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、恒流源、被测电阻、第一端口、第二端口和第三端口，所述第一运算放大器的正极输入端连接第二端口，所述第一运算放大器的负极输入端连接第一电阻和第二电阻，所述第一电阻连接着第三端口和接地，所述第一运算放大器的输出端连接着所述第二电阻和第四电阻，所述恒流源连接第一端口和第二运算放大器的正极输入端，所述第二运算放大器的负极输入端连接第四电阻和第三电阻，第一运算放大器的输出端连接第三电阻和输出器，所述第一引线电阻连接第一端口和被测电阻，所述被测电阻连接第二引线电阻和第三引线电阻，所述第二引线电阻连接第二端口，所述第三引线电阻连接第三端口。

本实用新型的优选方案，所述第一引线电阻、第二引线电阻以及第三引线电阻的阻值相同。

本实用新型的优选方案，所述输出器为AD转换器。

本实用新型的优选方案，所述第二电阻的阻值为第一电阻的阻值的十一倍。

本实用新型的优选方案，所述第四电阻的阻值为第三电阻的阻值的五倍。

本实用新型实施例的电阻测量电路，采用三线制接法配合两个运算放大器，并且通过恒流源消除电路上的影响，将被测电阻和输出电压Vo2关联一起，具有较快的相应速率，提升了效率。本实用新型不依赖专用芯片，可用于任何AD转换器芯片，且不需要MCU软件算法，减少MCU的软件开支，也可用于无MCU的模拟电路中，具有良好的经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是现有的电阻测量电路的电路原理图。

图2是本实用新型实施例中电阻测量电路的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

图2示出了本实用新型实施例中电阻测量电路的电路示意图，所述电阻测量电路包括第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一引线电阻r1、第二引线电阻r2、第三引线电阻r3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、恒流源I、被测电阻Rx、第一端口PORT1、第二端口PORT2和第三端口PORT3，所述第一运算放大器U1的正极输入端连接第二端口PORT2，所述第一运算放大器U1的负极输入端连接第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1连接着第三端口PORT3和接地，所述第一运算放大器U1的输出端连接着所述第二电阻R2和第四电阻R4，所述恒流源I连接第一端口PORT1和第二运算放大器U2的正极输入端，所述第二运算放大器U2的负极输入端连接第四电阻R4和第三电阻R3，第一运算放大器U1的输出端连接第三电阻R3和输出器，所述第一引线电阻r1连接第一端口PORT1和被测电阻Rx，所述被测电阻Rx连接二引线电阻r2和第三引线电阻r3，所述第二引线电阻r2连接第二端口PORT2，所述第三引线电阻r3连接第三端口PORT3。

需要说明的是，所述第一引线电阻r1、第二引线电阻r2以及第三引线电阻r3的阻值相同，为了方便运算时消除电阻带来的影响，减少运算的工作量。

需要说明的是，所述输出器可为AD转换器或其他电路。

需要说明的是，所述第二电阻R2的阻值可为第一电阻R1的阻值的十一倍，即R2＝11*R1，将第二电阻R2电阻值设置第一电阻R1的十一倍是为了方便计算转换。

需要说明的是，所述第四电阻R4的阻值可为第三电阻R3的阻值的五倍，即R4＝5*R3。将第四电阻R4电阻值设置第三电阻R3的五倍是为了方便计算转换。

工作原理：如图2所示，左侧为被测量电阻，电阻r1、r2、以及r3是三根引线电阻，要求这三个电阻阻值必须相同，即使用同种规格的电线，且长度相同，第一引线电阻r1、第二引线电阻r2以及第三引线电阻r3的阻值同为r。恒流源V3流过被测电阻Rx和与第一端口PORT1、第三端口PORT3相连的两个r1以及r3，与第二端口PORT2相连的r2没有电流流过。因此，公式推导过程如下：

第一步：Vi1＝I*r、Vi2＝Vin+I*2r。

第二步：Vo1＝Vi1*(R1+R2)/R1，因R2＝11*R1，所以Vo1＝12*Vi1＝12*I*r。

第三步：根据运放的虚短特性，Vi2＝V2f，即Vi2＝(Vo2-Vo1)*R4/(R3+R4)+Vo1，因为R4＝5*R3，所以得到Vi2＝(Vo2-Vo1)*5/6+Vo1，再把Vi2＝Vin+I*2r和Vo1＝12*I*r代入公式并简化得到Vin＝Vo2*5/6。

第四步：再把公式变换，得Vo2＝1.2*Vin。Vo2与引线电阻r无关，即引线电阻造成的误差被完全消除。AD转换器或其他电路测量出被测电阻Rx的阻值。

本实用新型实施例的电阻测量电路，采用三线制接法配合两个运算放大器，并且通过恒流源I消除电路上的影响，将被测电阻Rx和输出电压Vo2关联一起，具有较快的相应速率，提升了效率。本实用新型不依赖专用芯片，可用于任何AD转换器芯片，且不需要MCU软件算法，减少MCU的软件开支，也可用于无MCU的模拟电路中，具有良好的经济性。

以上对本实用新型实施例进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (5)

1.一种电阻测量电路，其特征在于，所述电阻测量电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一引线电阻、第二引线电阻、第三引线电阻、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、恒流源、被测电阻、第一端口、第二端口和第三端口，所述第一运算放大器的正极输入端连接第二端口，所述第一运算放大器的负极输入端连接第一电阻和第二电阻，所述第一电阻连接着第三端口和接地，所述第一运算放大器的输出端连接着所述第二电阻和第四电阻，所述恒流源连接第一端口和第二运算放大器的正极输入端，所述第二运算放大器的负极输入端连接第四电阻和第三电阻，第一运算放大器的输出端连接第三电阻和输出器，所述第一引线电阻连接第一端口和被测电阻，所述被测电阻连接第二引线电阻和第三引线电阻，所述第二引线电阻连接第二端口，所述第三引线电阻连接第三端口。

2.根据权利要求1所述的电阻测量电路，其特征在于，所述第一引线电阻、第二引线电阻以及第三引线电阻的阻值相同。

3.根据权利要求1所述的电阻测量电路，其特征在于，所述输出器为AD转换器。

4.根据权利要求1所述的电阻测量电路，其特征在于，所述第二电阻的阻值为第一电阻的阻值的十一倍。

5.根据权利要求1所述的电阻测量电路，其特征在于，所述第四电阻的阻值为第三电阻的阻值的五倍。

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