高精度直流微電阻測試儀的研究與開發(fā)-----理論研究
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設折算到放大電路輸入端的直流誤差信號為△u：
雖然該直流誤差信號也會被放大電路放大，但當測試電流方向發(fā)生變化（倒向）
的時候，放大后的直流誤差信號的大小和極性并不會發(fā)生變化，由此可以將其同待測信號區(qū)分開來18‘，只要進行兩次測量并將結果相減即可。下面具體說明。當測試電流為十Is時，電流自上而下流過待測電阻Rx，此時：
這樣，直流誤差源的影響就被消除了，采用四線制測量的整個測量系統(tǒng)如圖3所示，其中，四線制測量方法可以消除導線電阻的影響，電流倒向可以消除折算到
放大電路輸入端的直流誤差信號
的影響’，。，。2.4電流源選擇
測量電阻最根本的原理基于歐姆定律，即加電流測電壓的方法。由于待測電阻阻值很微弱，測試電流通過其產(chǎn)生的電壓也必然很微弱，因此，微電阻測量中電流源的選取是非常重要的。目前工程上通常選用的電流源有兩種，分別是脈沖大電流源和恒流源，它們各有優(yōu)缺點，下面就具體的脈沖電流與恒電流作為電流源的選擇進行原理分析和比較。
2.4.1脈沖大電流作為電流源
大電流測量法是工程上常用的一種測量微電阻的方法，理論研究表明電阻阻值與電阻溫度、電流通過的時間的關系為：
從以上兩式可以看出，電阻的阻值增加與溫度的變化呈線性關系，而電阻溫度的變化又與通過電阻的電流及時間有關。要使大電流通過電阻且使阻值的變化很小，就應使用脈沖大電流；利用脈沖大電流法測量微電阻，電流的大小和脈寬應根據(jù)電阻的阻值大小和放大器的性能決定〔‘“。硬件設計的關鍵是控制脈沖時序，電流源要工作在較大的電流下，電流開啟時間必須嚴格控制。一旦出現(xiàn)開啟時間過長，就可能造成測試裝置的損壞或被測觸點的損壞。同時，數(shù)據(jù)采集時序要求嚴格，應在電流源開啟時間內，開啟放大器，在放大器放大倍率調整穩(wěn)定后，A/D轉換器進行采樣。如果時序不合適，就會嚴重影響精度。顯然，為了提高測量準確度，可使用大電流以提高信噪比，但需考慮電阻的負載效應，同時對時序的控制要求也很高。
在微電阻測量過程中，選擇合適的測量電流是很重要的，這是因為被測電阻的溫度系數(shù)一般都很高，測量電流過大會引起導線發(fā)熱產(chǎn)生熱誤差，從而造成測量值產(chǎn)生偏差。恒流源是一種受環(huán)境影響小、抗噪聲能力強的可靠穩(wěn)定的電流源，在具體的恒電流電路設計中應進行換檔調電流從而可以測量不同范圍的微小電阻的阻值。
2.4.2恒流源電路方案
常見的恒流源電路方案有：脈沖調寬式、線性負反饋方式等。
脈沖調寬式恒流源通過改變調整器的工作脈沖寬度達到恒流的目的。目前廣泛應用于空間技術、計算機、通訊、家電等領域中。這種恒流源調整器工作在開關狀態(tài)、功率損耗小、效率高達70哈95%，但紋波電流大，輻射干擾強、恒流精度低。
線性負反饋式恒流源通過改變調整器的工作電壓，使其輸出電流保持恒定，具有失真小、穩(wěn)定度高、紋波小等特點，但功率損耗大、效率較低，主要應用于高精度場合。在本課題的研究中，經(jīng)綜合比較，線性負反饋式恒流源受環(huán)境影響小、抗噪聲能力強、精度高，滿足課題要求，所以采用線性負反饋式恒流源。
采用線性負反饋式恒流源測量微電阻的思路是：恒流源電流通過微電阻，經(jīng)信號調理后進行信號采集，然后輸出顯示。由于通常的直流恒流源電流較小，微電阻測量中的電壓信號會淹沒在噪聲中而無法提取，所以先應進行恒流源擴展，使其大到信號能提取出來；接著進行信號調理中的信號放大，然后進行信號采集和A/D轉換，最后顯示測量結果“l(fā)].在下一章節(jié)將會著重的分析與設計測試儀恒流源的電路。
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