數(shù)字萬用表測電阻的三種高精度方法

四線測量法

在利用數(shù)字萬用表測電阻的過程中，技術(shù)人員為了提升對小于100Ω的小電阻的精確測試，常常會用到四線測量法。所謂的四線測量法，就是將恒流源電流流入被測電阻R的兩根電流線和數(shù)字萬用表電壓測量端的兩根電壓線分離開，使得數(shù)字萬用表測量端的電壓不再是恒流源兩端的直接電壓，其操作原理如圖1所示。

圖1

從圖1所給出的測試原理圖中可以看出，在利用四線測量法完成數(shù)字萬用表測電阻的精確測試過程中，這一方法比通常的測量法多了兩根饋線，斷開了電壓測量端與恒流源兩端連線。由于電壓測量端與恒流源端斷開，恒流源與被測電阻Rx、饋線RL1、RL2構(gòu)成一個回路。送至電壓測量端的電壓只有Rx兩端的電壓，饋線RL1、RL2電壓沒有送至電壓測量端。因此，饋線電阻RL1和RL2對測量結(jié)果沒有影響。饋線電阻RL3和RL4對測量有影響，但影響很小，由于數(shù)字萬用表的輸入阻抗遠(yuǎn)大于饋線電阻，所以，四線測量法測量小電阻的準(zhǔn)確度很高。

四線測量外加恒流源測量

上文中所提及的四線測量法固然能夠幫助工程師完成高精度的萬用表測電阻工作，不過，在四線測量過程中，其恒流源電流的精確度把握是非常關(guān)鍵的。在這里建議采用外加的更穩(wěn)定的恒流源電流。

應(yīng)注意的是，外加的恒流源電流的大小要與數(shù)字萬用表恒流源電流的大小相等。我們采用的外加的恒流源電流由高精密基準(zhǔn)電壓源MAX6250、運放及擴(kuò)流復(fù)合管組成，如圖2所示。電壓源MAX6250的溫漂≤2ppm/℃，時漂ΔVout/t=20ppm/1000h。在這一測量過程中，電流I應(yīng)當(dāng)取800μA～1mA，R是極低溫漂線繞電阻(若取I=1mA，R=5kΩ)，這時I的溫漂和時漂相當(dāng)于MAX6250的水平。

饋線電阻補(bǔ)償測量法

饋線電阻補(bǔ)償法是另一種常見的萬用表測電阻的高精度測量方式，在工業(yè)領(lǐng)域中，如果需要進(jìn)行高精度的電阻測試，往往會選擇采用三線制接法，使被測電阻與接地的線相接。這一測試方法的原理如圖3所示。在采用這一技術(shù)進(jìn)行測量時，電流I取800μA～1mA，R是極低溫漂線繞電阻(若取I=1mA，R=5kΩ)，這時電流I的溫漂和時漂相當(dāng)于MAX6250的水平。

在上圖所展示的這一饋線電阻補(bǔ)償測量法的操作示意圖中，當(dāng)恒流源電流I通過饋線2流入被測電阻，此時饋線1接地，饋線2和3分別接運放A1和A2的輸入端。若兩運放的增益都為1，其輸出電壓V1和V2可計算為：

此時，差動放大器A3的輸出電壓V0可以按下式計算為：

從上式可知，在饋線電阻補(bǔ)償測量的過程中，饋線電阻上的附加電壓加到A3的輸入端，通過求差而消除，輸出電壓僅與被測電阻有關(guān)，且成線性關(guān)系。不管被測電阻大小如何，誤差都能完全補(bǔ)償。這也就是這一測量方法能夠保障數(shù)字萬用表測電阻的結(jié)果保持高精度的原因。

在這種饋線電阻補(bǔ)償法測量小電阻電路中，測量精確度主要取決于恒流源電流I的精確度和饋線電阻RL的大小是否相等。電路中的運放可選用四通用單運放(LM324)。當(dāng)用此法測量阻值小于0.5Ω的電阻時，應(yīng)確保RL完全相等。

以上就是本文針對三種常見的數(shù)字萬用表測電阻的高精度技術(shù)，所進(jìn)行的總結(jié)和分享，希望對各位技術(shù)人員的日常工作有所幫助。