完整、低成本、软件可编程的欧姆表可以测量微欧级电阻

2013-11-04 11:42:16来源: 21ic 关键字:微欧级电阻  欧姆表  可编程

 许多应用要求测量非常低的电阻,包括但不限于保险丝完整性分析、继电器特性测量和超导体评估等。 市面上有各种各样的商用设备可用来完成这种任务,但这些设备价格异常高昂,而且无法集成到实验室以外的许多应用中。 常用的低成本紧凑型电阻测量方法是将一个已知直流电注入未知电阻,然后测量由此产生的电压,并利用欧姆定律计算电阻值。 遗憾的是,对于超低电阻,要使产生的电压足以与周围噪声相区别,所需电流会变得大得离谱。

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图1. AD8253配置为透明增益模式,允许用户根据表1手动设置增益。

图1是一个完整、低成本、软件可编程锁定放大器原理图,设计用于测量微欧级电阻。 将电流切换到未知电阻中,产生一个交流电压。 通过如下方式产生1 mA电流脉冲:利用一个模拟开关(ADG436)将10 V电压(来自精密基准电压源ADR01)和地电压交替施加于10 kΩ电阻和未知电阻的串联组合。 由此产生的微乎其微的交流电压随后被施加于增益配置为100的仪表放大器AD8228。 AD8228的低噪声特性使它非常适合用作第一增益级。 AD8228之后是软件可编程增益仪表放大器AD8253,其增益可根据待测电阻的大小配置为1、10、100或1000。 图1中,AD8253配置为透明增益模式,允许用户根据表1手动设置增益。 AD8228和AD8253的增益漂移都非常低,因而系统增益在整个温度范围内极其稳定。 为了提取幅度信息,一个平衡解调器(AD630)同步整流所施加的信号。 然后,一个采用AD820的有源三极点低通滤波器抑制所有带外频率,并让带内目标信号通过。在最大系统增益时,其传递函数为50 mV/m。

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该系统完全独立自足,用户只需提供+/-15V电源。 由普通低成本数字IC构建的1 kHz振荡器产生CLK信号,以控制系统的激励和解调部分,这些IC的5 V电源则利用分流调节器ADR5045从15 V供电轨获得。

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图2. 对于不同长度的18 AWG铜线,系统的输出电压具有213.58 /cm的电阻,与实验室测量结果相同。

如上面图2所示,系统的输出电压在整个范围内是线性的。

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图3. 系统的测量误差曲线中的噪声是由放置测量引线的人为误差所引起,曲线的斜率是由系统的微小增益误差所引起。

图4进一步证实了系统的线性特征。

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图4. 测量引线放置在1/2/4/8/16 cm的电线上时,系统的输出电压证实了系统的线性特征。

关键字:微欧级电阻  欧姆表  可编程

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/1104/article_8097.html
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