低電阻測量儀的軟硬件設(shè)計

　以最新的DZC-4型智能低電阻測量儀為例

　　1 總體方案和技術(shù)指標(biāo)

　　如圖1所示，該儀器由5個部分組成：電源供應(yīng)、精密恒流源、精密電壓放大器、A/D 轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)控制器。其主要技術(shù)指標(biāo)如下：測試范圍：0～20Ω0～200Ω0～2 k(三擋量程自動切換);最高分辨力：0.001;測試電流：0.5 mA;測試精度：±(0.2%+2);整機(jī)耗電：30 mA 。

　　2 硬件設(shè)計

　　(1)電源部分

　　整機(jī)采用6節(jié)5號鎳氫電池供電(7.2 V)及通用DC/DC變換器，將電池電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的±5 V直流電壓。該部分還有電池電壓監(jiān)測電路和充電電路，電池充滿電 可以供儀器連續(xù)使用約50小時。

　　(2)恒流源

　　由精密基準(zhǔn)電壓源和高性能運(yùn)放組成，向被測電阻提供精確的測試電流。測試電流選為0.5mA。由于精密電流源部分是整個儀器安全性能的薄弱環(huán)節(jié)，必須考慮各種內(nèi)部和外部的可能因 素對儀器造成的損壞，從而影響安全性能。主要采取了以下措施：限制電流利用結(jié)型場效應(yīng)管的恒流特性限制測試電流ITEST大小，一般取IDSS≈2*ITEST。為增加可靠性，采用兩只場效應(yīng)管串聯(lián)。限制電壓采用穩(wěn)壓二極管并聯(lián)于測試端限壓。

　　(3)精密放大器

　　由斬波穩(wěn)零運(yùn)放做測試信號的同相放大，因?yàn)锳/D轉(zhuǎn)換器的滿量程電壓為2 V，測試電流0.5mA，對應(yīng)20，200，2K 三個量 程的同相放大倍數(shù)為200，20，2。在負(fù)反饋回路接入兩個由單片機(jī)控制的模擬電子開關(guān)SW1 、SW2，用于3個量程不同放大倍數(shù) 的切換：當(dāng)量程為20 偈保SW1，SW2均關(guān)閉;為200 偈SW1開啟;2k 偈SW1，SW2均開啟。儀器校驗(yàn)時應(yīng)從低量程開始，否則不能校準(zhǔn)所有的量程。另外，Ri，R1，R2， R3應(yīng)選用精密電 阻和精密電位器，使溫度的影響降至最低。

　　(4)A/D轉(zhuǎn)換器

　　如圖2所示，采用4 1/2位的ICL7135芯片，接成滿量程為2 V的電壓表 的模式。ICL7135用5位BCD碼的形式向單片機(jī)提供數(shù)據(jù)，并提供過量程(OV)和欠量程(UN)信號給單片機(jī)用于量程自動切換。ICL7135的時鐘頻率來自T5(CD4060)的Q5端，頻率為1.25 kHz，正好是工頻50Hz的整數(shù)倍，能提高儀器抗工頻干擾的能力。A/D轉(zhuǎn)換頻率約為：3.3次/s。T5的COUT端還提供4MHz的時鐘頻率給單片機(jī)。

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