一種補(bǔ)償硬件誤差影響的高精度無源電阻發(fā)生器制造技術(shù)

一種補(bǔ)償硬件誤差影響的高精度無源電阻發(fā)生器，包括主控單元、連接主控單元的電阻網(wǎng)絡(luò)和電阻測(cè)量單元，所述電阻網(wǎng)絡(luò)包括M個(gè)串聯(lián)電阻、與各電阻對(duì)應(yīng)并聯(lián)的M個(gè)常閉繼電器和控制相應(yīng)繼電器開閉的M個(gè)繼電器驅(qū)動(dòng)電路，繼電器驅(qū)動(dòng)電路連接主控單元，主控單元接收電阻測(cè)量單元測(cè)量的電阻網(wǎng)絡(luò)中各電阻的阻值，并通過繼電器驅(qū)動(dòng)電路控制相應(yīng)繼電器開閉，將對(duì)應(yīng)并聯(lián)的電阻置于開路或短路狀態(tài)。本實(shí)用新型專利技術(shù)解決了現(xiàn)有無源電阻發(fā)生器輸出精度完全依賴于電阻精度且輸出精度低的問題，能夠滿足實(shí)際使用中對(duì)無源電阻器的精度要求。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及儀器儀表校準(zhǔn)、電路測(cè)試等領(lǐng)域，是關(guān)于一種補(bǔ)償硬件誤差影響的高精度無源電阻發(fā)生器。
技術(shù)介紹
電阻發(fā)生器作為儀器儀表校準(zhǔn)、電路測(cè)試等領(lǐng)域的重要基準(zhǔn)源，其精度指標(biāo)尤為重要?，F(xiàn)有高精度電阻發(fā)生器主要包括電子式有源可調(diào)電阻器和數(shù)字化無源電阻器兩種。其中，電子式有源可調(diào)電阻器基于歐姆定律，通過處理器將輸入的預(yù)置電阻值轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的控制信號(hào)來控制量程轉(zhuǎn)換電路與增益設(shè)置電路，以改變電路總體輸出的電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電阻值的智能調(diào)節(jié)。此電阻發(fā)生方法采用DAC芯片實(shí)現(xiàn)電壓的增益放大，當(dāng)工作電流較大使得電壓值超過DAC的最大參考電壓時(shí)，等效電阻將保持不變，電阻器失效，并且此方法受工作電流的限制，在通用性方面存在不足。數(shù)字化無源電阻器采用單片機(jī)或CMOS集成電路控制繼電器切換阻值為8421編碼的精密電阻組合，實(shí)現(xiàn)無源電阻輸出。此方法不受工作電流的限制，通用性強(qiáng)，然而由于直接采用以電阻標(biāo)稱值為基準(zhǔn)的8421輸出方式，缺少對(duì)硬件誤差因素影響的分析，輸出精度完全依賴于電阻精度，使用過程中器件老化將導(dǎo)致輸出精度的降低。此方法在實(shí)現(xiàn)電阻器的高輸出精度以及魯棒性方面尚存在不足。專利號(hào)是CN200410021628.6的中國專利提出一種控制和補(bǔ)償“可編程標(biāo)準(zhǔn)電阻發(fā)生器”誤差的方法，此方法包括：至多16個(gè)精密電阻器Ri(i＝1～16)，依次按二進(jìn)制規(guī)律制作的逐位串聯(lián)而成的電阻網(wǎng)路；用“并聯(lián)電位器、|a|～|b|正公差帶法”消除R1～R16精密電阻在繞制中帶來的誤差；確定好R串i、多圈電位器Rpi的最佳阻值，可使各精密電阻位Ri的誤差接近0Ω。對(duì)“可編程標(biāo)準(zhǔn)電阻發(fā)生器”繼電器觸點(diǎn)的接觸電阻誤差必須作硬件補(bǔ)償：用N對(duì)繼電器常閉觸點(diǎn)并聯(lián)組成繼電器網(wǎng)絡(luò)中的某組繼電器常閉觸點(diǎn)Ki(i＝1～16)，使每個(gè)電阻位因繼電器常閉觸點(diǎn)接觸電阻帶來的誤差在以下計(jì)算值之內(nèi)(以N＝8為例)：0.05Ω/8＝0.0063Ω＜0.01Ω。此專利可使標(biāo)準(zhǔn)電阻在0～6553.6Ω量程內(nèi)達(dá)到輸出純電阻的絕對(duì)誤差≤0.2Ω。此專利提供的誤差控制和補(bǔ)償方法雖然能夠有效克服電阻制造誤差及繼電器觸點(diǎn)電阻對(duì)輸出精度的影響，但此方法需通過調(diào)節(jié)Rpi、R串i的值將高精密電阻Ri調(diào)整至標(biāo)稱值，對(duì)電阻及電位器精度要求高，可操作性差，且采用公差帶法實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻制造誤差的補(bǔ)償，需使用0級(jí)精度高穩(wěn)定特質(zhì)精密級(jí)錳銅電阻以保證較好的補(bǔ)償效果，成本較高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的主要目的是提供一種補(bǔ)償硬件誤差影響的高精度無源電阻發(fā)生器，解決現(xiàn)有無源電阻發(fā)生器輸出精度完全依賴于電阻精度且輸出精度低的問題，提高無源電阻器的輸出精度。本技術(shù)是采用以下技術(shù)方案及技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)。一種補(bǔ)償硬件誤差影響的高精度無源電阻發(fā)生器，包括主控單元、連接主控單元的電阻網(wǎng)絡(luò)和電阻測(cè)量單元，所述電阻網(wǎng)絡(luò)包括M個(gè)串聯(lián)電阻、與各電阻對(duì)應(yīng)并聯(lián)的M個(gè)常閉繼電器和控制相應(yīng)繼電器開閉的M個(gè)繼電器驅(qū)動(dòng)電路，繼電器驅(qū)動(dòng)電路連接主控單元，主控單元接收電阻測(cè)量單元測(cè)量的電阻網(wǎng)絡(luò)中各電阻的阻值，并依據(jù)預(yù)置電阻值R通過硬件誤差補(bǔ)償方法確定M個(gè)常閉繼電器的最優(yōu)開閉組合方式，通過繼電器驅(qū)動(dòng)電路控制相應(yīng)繼電器開閉，將對(duì)應(yīng)并聯(lián)的電阻置于開路或短路狀態(tài)，輸出補(bǔ)償硬件誤差影響的無源電阻。較佳的，所述無源電阻發(fā)生器還包括與主控單元連接的顯示單元，主控單元根據(jù)顯示單元輸送的預(yù)置電阻值R，將由最優(yōu)電阻組合方式得到的預(yù)輸出電阻值R預(yù)輸出發(fā)送至顯示單元進(jìn)行顯示。較佳的，所述無源電阻發(fā)生器還包括與主控單元連接的存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)電阻測(cè)量單元測(cè)量的電阻網(wǎng)絡(luò)阻值。較佳的，所述電阻網(wǎng)絡(luò)的串聯(lián)電阻采用標(biāo)稱值能夠組合成為1～10之內(nèi)任意自然數(shù)的四個(gè)基數(shù)、多個(gè)數(shù)量級(jí)的M個(gè)電阻。較佳的，所述串聯(lián)電阻采用標(biāo)稱值為1、2、2、5或1、2、4、8的四個(gè)基數(shù)，且數(shù)量級(jí)W＝10t的M個(gè)電阻，t＝……-2，-1，0，1，2，3……。較佳的，所述電阻測(cè)量單元是萬用表，由萬用表測(cè)量得到的電阻網(wǎng)絡(luò)中各電阻阻值是采用開爾文四線電阻測(cè)量方式多次測(cè)量的平均值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果：本技術(shù)利用主控單元控制電阻網(wǎng)絡(luò)，分析硬件誤差對(duì)電阻輸出值的影響規(guī)律，建立各誤差耦合影響下的電阻輸出模擬方程的定量模型，采用廣度優(yōu)先搜索方法由定量模型，得到實(shí)際輸出值(∑RM)o實(shí)最接近預(yù)置電阻值R的M個(gè)常閉繼電器的最優(yōu)開閉組合方式，繼電器的最優(yōu)開閉組合方式對(duì)應(yīng)最優(yōu)電阻組合方式N，補(bǔ)償硬件誤差的影響。通過控制電阻網(wǎng)絡(luò)的繼電器驅(qū)動(dòng)電路控制相應(yīng)繼電器開閉，將對(duì)應(yīng)并聯(lián)的電阻置于輸出或短路狀態(tài)，得到有效補(bǔ)償硬件誤差的最優(yōu)電阻組合，輸出優(yōu)化后的無源電阻，實(shí)現(xiàn)不完全依賴于電阻精度的高精度電阻輸出，解決了現(xiàn)有無源電阻發(fā)生器輸出精度完全依賴于電阻精度且輸出精度低的問題，
能夠滿足實(shí)際使用中對(duì)無源電阻器的精度要求，具有較強(qiáng)的魯棒性和實(shí)用性。附圖說明圖1是本技術(shù)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本技術(shù)實(shí)施例的電阻網(wǎng)絡(luò)的一部分示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本技術(shù)進(jìn)一步說明。無源電阻發(fā)生器的實(shí)際電阻輸出值主要受電阻網(wǎng)絡(luò)中固有硬件誤差的影響。誤差主要包括：電阻制造誤差、電路中閉合繼電器的觸點(diǎn)電阻和連接繼電器之間、繼電器與電阻之間的PCB板線路電阻R0。電阻制造誤差是由電阻制造工藝、電阻溫度系數(shù)引起的電阻真實(shí)值與其標(biāo)稱值的差值。繼電器觸點(diǎn)電阻受觸點(diǎn)表面材料的電阻率、壓力、形態(tài)等諸多復(fù)雜因素影響，不同繼電器單次閉合觸點(diǎn)電阻值以及同一繼電器的多次閉合觸點(diǎn)電阻值均不同，且均為隨機(jī)誤差。PCB板線路電阻主要由PCB布線方式導(dǎo)致。為減小無源電阻發(fā)生器的預(yù)置電阻值R與實(shí)際輸出值(∑Ri)o實(shí)的誤差，本技術(shù)提出一種補(bǔ)償硬件誤差影響的高精度無源電阻發(fā)生器，通過對(duì)影響無源電阻器輸出精度關(guān)鍵問題的研究，模擬各硬件誤差耦合影響下的實(shí)際輸出電阻值，確定各誤差對(duì)輸出值的影響規(guī)律，通過廣度優(yōu)先搜索方法依據(jù)此規(guī)律查找能夠最有效補(bǔ)償各誤差影響的最優(yōu)電阻組合，實(shí)現(xiàn)誤差影響的最小化，保證電阻器輸出精度。本技術(shù)的電阻網(wǎng)絡(luò)中選用高精度、低溫漂的電阻以減小電阻制造誤差的影響。在PCB布線過程中，遵循串聯(lián)電阻間引線、電阻與對(duì)應(yīng)的并聯(lián)繼電器間引線、輸出端引出線等線路最短的布局與布線規(guī)則以減小R0誤差的影響,并選用觸點(diǎn)電阻小且電氣壽命長的雙刀雙擲繼電器以減小此誤差的影響。圖1是本技術(shù)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖，圖2是本技術(shù)實(shí)施例的電阻網(wǎng)絡(luò)的一部分示意圖。參考圖1和圖2，本技術(shù)的高精度無源電阻發(fā)生器包括主控單元、連接主控單元的電阻網(wǎng)絡(luò)和電阻測(cè)量單元。電阻網(wǎng)絡(luò)包括M個(gè)串聯(lián)電阻、與各電阻對(duì)應(yīng)并聯(lián)的M個(gè)常閉繼電器和控制相應(yīng)繼電器開閉的M個(gè)繼電器驅(qū)動(dòng)電路，繼電器驅(qū)動(dòng)電路連接主控單元。主控單元接收電阻測(cè)量單元測(cè)量的電阻網(wǎng)絡(luò)中各電阻的阻值，并依據(jù)預(yù)置電阻值R通過硬件誤差補(bǔ)償方法確定M個(gè)常閉繼電器的最優(yōu)開閉組合方式，繼電器的最優(yōu)開閉組合方式對(duì)應(yīng)最優(yōu)電阻組合方式N，通過繼電器驅(qū)動(dòng)電路控制相應(yīng)繼電器開閉，將對(duì)應(yīng)并聯(lián)的電阻置于開路或短路狀態(tài)，輸出補(bǔ)償硬件誤差影響的無源電阻。所述通過硬件誤差補(bǔ)償方法得到M個(gè)常閉繼電器的最優(yōu)開閉組合方式，進(jìn)而確定最優(yōu)電阻組合方式N具體是由硬件誤差對(duì)電阻輸出值的
影響規(guī)律(即電阻輸出模擬方程)，采用廣度優(yōu)先本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種補(bǔ)償硬件誤差影響的高精度無源電阻發(fā)生器，其特征在于，包括主控單元、連接主控單元的電阻網(wǎng)絡(luò)和電阻測(cè)量單元，所述電阻網(wǎng)絡(luò)包括M個(gè)串聯(lián)電阻、與各電阻對(duì)應(yīng)并聯(lián)的M個(gè)常閉繼電器和控制相應(yīng)繼電器開閉的M個(gè)繼電器驅(qū)動(dòng)電路，繼電器驅(qū)動(dòng)電路連接主控單元，主控單元接收電阻測(cè)量單元測(cè)量的電阻網(wǎng)絡(luò)中各電阻的阻值，并通過繼電器驅(qū)動(dòng)電路控制相應(yīng)繼電器開閉，將對(duì)應(yīng)并聯(lián)的電阻置于開路或短路狀態(tài)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種補(bǔ)償硬件誤差影響的高精度無源電阻發(fā)生器，其特征在于，包括主控單元、連接主控單元的電阻網(wǎng)絡(luò)和電阻測(cè)量單元，所述電阻網(wǎng)絡(luò)包括M個(gè)串聯(lián)電阻、與各電阻對(duì)應(yīng)并聯(lián)的M個(gè)常閉繼電器和控制相應(yīng)繼電器開閉的M個(gè)繼電器驅(qū)動(dòng)電路，繼電器驅(qū)動(dòng)電路連接主控單元，主控單元接收電阻測(cè)量單元測(cè)量的電阻網(wǎng)絡(luò)中各電阻的阻值，并通過繼電器驅(qū)動(dòng)電路控制相應(yīng)繼電器開閉，將對(duì)應(yīng)并聯(lián)的電阻置于開路或短路狀態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種補(bǔ)償硬件誤差影響的高精度無源電阻發(fā)生器，其特征在于，所述無源電阻發(fā)生器還包括與主控單元連接的顯示單元。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種補(bǔ)償硬件誤差影響的高精度無源電阻發(fā)生器，其特征在于，...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐巧玉，王紅梅，王軍委，毛鵬，趙知春，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：洛陽銀杏科技有限公司，
類型：新型
國別省市：河南;41