程控交直流電阻箱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種程控交直流電阻箱，利用數(shù)字電位器及運(yùn)算放大器和控制器完成 恒電阻的控制。
【背景技術(shù)】
[0002] 電阻箱廣泛應(yīng)用于電路的調(diào)試與測(cè)試中。目前，使用的電阻箱是將幾十個(gè)精密電 阻經(jīng)過適當(dāng)?shù)倪B接，再利用多位旋鈕開關(guān)來(lái)選擇電路所需的電阻值；也有采用單片機(jī)控制 若干個(gè)繼電器代替上述的多位旋鈕開關(guān)實(shí)現(xiàn)所謂的程控電阻箱，這些電阻箱因采用了機(jī)械 開關(guān)或繼電器，長(zhǎng)期使用后其觸點(diǎn)會(huì)磨損老化導(dǎo)致接觸電阻增大，從而使得電阻箱的精度 大大降低；還有制作高性能的電阻箱需要使用很多的高精密、低溫度系數(shù)的電阻，這些電阻 價(jià)格昂貴、取材不易。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提出一種程控交直流電阻箱。
[0004] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種程控交直流電阻箱，括控制器、數(shù)字電位器、電 壓采樣電路、電流采樣電路和運(yùn)算放大器；所述的控制器的輸出端連接數(shù)字電位器；所述 的數(shù)字電位器又與電壓采樣電路的輸出端相連接；所述的數(shù)字電位器的輸出端連接運(yùn)算放 大器5的"+"端；電流采樣電路的輸出端連接運(yùn)算放大器的端；所述的運(yùn)算放大器的輸 出端與電流采樣電路的輸出端之間連接有負(fù)載。
[0005] 本發(fā)明首先根據(jù)用戶設(shè)定的電阻值，由控制器計(jì)算出相應(yīng)的數(shù)字量送入數(shù)字電位 器，數(shù)字電位器對(duì)電壓采樣輸出的電壓進(jìn)行適當(dāng)分壓后，再送入運(yùn)算放大器的"+"端；流過 電路的電流經(jīng)電流采樣獲取并送入運(yùn)算放大器的端；上述2路信號(hào)經(jīng)過運(yùn)算放大器的 處理，使得在電路RX+和RX-兩端模擬出一個(gè)電阻負(fù)載，該負(fù)載兩端電壓與其流過的電流成 一定比例，實(shí)現(xiàn)恒電阻控制。
[0006] 本發(fā)明的有益效果是：1、電路簡(jiǎn)單，無(wú)需多個(gè)機(jī)械開關(guān)和精密電阻，生產(chǎn)成本極 低；2、本發(fā)明只需使用一個(gè)高精密的電流采樣電阻，通過控制數(shù)字電位器來(lái)模擬一個(gè)電阻， 該電阻范圍廣，精度高，可以用于交直流場(chǎng)合；3、采用程控方法，方便與電腦連接構(gòu)成自動(dòng) 化測(cè)試系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0007] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0008] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009] 圖中：1、控制器；2、數(shù)字電位器；3、電壓采樣電路；4、電流采樣電路；5、運(yùn)算放大 器。
[0010] 圖2是本發(fā)明的原理說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 現(xiàn)在結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的 示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0012] 如圖1所示的一種程控交直流電阻箱的架構(gòu)，包括控制器1、數(shù)字電位器2、電壓采 樣3、電流采樣4和運(yùn)算放大器5等五個(gè)部分。所述的程控交直流電阻箱，首先根據(jù)用戶設(shè) 定的電阻值，由控制器1計(jì)算出相應(yīng)的數(shù)字量送入數(shù)字電位器2,數(shù)字電位器2對(duì)電壓采樣 3輸出的電壓進(jìn)行適當(dāng)分壓后，再送入運(yùn)算放大器5的" + "端；流過電路的電流經(jīng)電流采樣 4獲取并送入運(yùn)算放大器5的端；上述2路信號(hào)經(jīng)過運(yùn)算放大器3的處理，使得在電路 RX+和RX-兩端模擬出一個(gè)電阻負(fù)載，該負(fù)載兩端電壓與其流過的電流成一定比例，實(shí)現(xiàn)恒 電阻控制。
[0013] 本發(fā)明所述的原理說明圖如圖2所示：本實(shí)施例中，該電路主要由控制器、數(shù)字電 位器Wl、電壓采樣放大器Al、運(yùn)算放大器A2、采樣電阻Rs和電流采樣放大器A3等6個(gè)部分 組成。
[0014] 設(shè)外部電路加入到本模擬負(fù)載兩端的電壓為Us，流過電路的負(fù)載電流為Is。
[0015] 根據(jù)電路連接關(guān)系，不難得到運(yùn)算放大器A2 " + "端的電壓Ul為如下表達(dá)式：
[0016]
[0017] 其中：Ku為電壓采樣放大器Al的電壓放大系數(shù)；Us為施加在電路兩端的電壓；Dx 為控制器輸出的數(shù)字量；N為數(shù)字電位器Wl的控制位數(shù)。
[0018] 運(yùn)算放大器A2 端的電壓U2滿足如下關(guān)系：
[0019] U2 = IsRs
[0020] 其中：Is為流過電路的負(fù)載電流；Rs為電流采樣電阻值。
[0021] 由于電路具有閉環(huán)負(fù)反饋，由運(yùn)算放大器的特性可知Ul應(yīng)等于U2,即：
[0022]
[0023] 進(jìn)一步可以得到該電路兩端模擬的電阻Rx為如下表達(dá)式：
[0024]
[0025] 其中：Us為加入到本模擬負(fù)載兩端的電壓；Is為流過電路的負(fù)載電流；Ku為電壓 采樣放大器Al的電壓放大系數(shù)；Dx為控制器輸出的數(shù)字量；N為數(shù)字電位器Wl的控制位 數(shù)；RS為采樣電阻阻值。
[0026] 顯而易見，得益于電路的巧妙設(shè)計(jì)，通過使用一只高精度的采樣電阻Rs，配合對(duì) 數(shù)字電位器的控制，就可以模擬出不同的電阻，并且該模擬電阻與采樣電阻Rs具有相同的 高精度性能。如再通過控制器協(xié)同對(duì)電壓采樣放大器Al的放大系數(shù)Ku進(jìn)行適當(dāng)控制并配 合選用不同的采樣電阻Rs，本電路就可以模擬得到大量程范圍的電阻值，而且，該電路不僅 可以用于直流電路，也同樣適合交流電路。因此，本發(fā)明方案能實(shí)現(xiàn)程控交直流電阻箱的功 能。
[0027] 以上說明書中描述的只是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，各種舉例說明不對(duì)本發(fā)明的實(shí) 質(zhì)內(nèi)容構(gòu)成限制，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀了說明書后可以對(duì)以前所述的具體 實(shí)施方式做修改或變形，而不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種程控交直流電阻箱，其特征在于：包括控制器、數(shù)字電位器、電壓采樣電路、電 流采樣電路和運(yùn)算放大器；所述的控制器的輸出端連接數(shù)字電位器；所述的數(shù)字電位器又 與電壓采樣電路的輸出端相連接；所述的數(shù)字電位器的輸出端連接運(yùn)算放大器5的" + "端； 電流采樣電路的輸出端連接運(yùn)算放大器的端；所述的運(yùn)算放大器的輸出端與電流采樣 電路的輸出端之間連接有負(fù)載。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種程控交直流電阻箱，括控制器、數(shù)字電位器、電壓采樣電路、電流采樣電路和運(yùn)算放大器；所述的控制器的輸出端連接數(shù)字電位器；所述的數(shù)字電位器又與電壓采樣電路的輸出端相連接；所述的數(shù)字電位器的輸出端連接運(yùn)算放大器5的“+”端；電流采樣電路的輸出端連接運(yùn)算放大器的“-”端；所述的運(yùn)算放大器的輸出端與電流采樣電路的輸出端之間連接有負(fù)載。本發(fā)明電路簡(jiǎn)單，無(wú)需多個(gè)機(jī)械開關(guān)和精密電阻，生產(chǎn)成本極低；本發(fā)明只需使用一個(gè)高精密的電流采樣電阻，通過控制數(shù)字電位器來(lái)模擬一個(gè)電阻，該電阻范圍廣，精度高，可以用于交直流場(chǎng)合；采用程控方法，方便與電腦連接構(gòu)成自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。
【IPC分類】G05B19/07
【公開號(hào)】CN104914781
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510176058
【發(fā)明人】房慧龍
【申請(qǐng)人】常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年4月14日