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一種可編程模擬電阻發(fā)生裝置的制作方法

文檔序號(hào):5999192閱讀:294來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:一種可編程模擬電阻發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種模擬電阻發(fā)生裝置,尤其是一種可編程模擬電阻發(fā)生裝置。
背景技術(shù)
阻值可以調(diào)整的電阻器,用于需要調(diào)節(jié)電路電流或需要改變電路阻值的場(chǎng)合??勺冸娮杵骺梢愿淖冃盘?hào)發(fā)生器的特性,如在儀器、儀表校準(zhǔn)中人們常常需要使用電阻箱、電位器等手動(dòng)輸出所需精密電阻值。但是,隨著電子行業(yè)的飛速發(fā)展,傳統(tǒng)的手動(dòng)可變電阻已不能滿足對(duì)自動(dòng)可變精密電阻輸出的場(chǎng)合的要求,因此,推出一種可編程的高精度模擬電阻已迫在眉睫。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此,本實(shí)用新型的目的是提供一種可編程模擬電阻發(fā)生裝置。本實(shí)用新型采用以下方案實(shí)現(xiàn)一種可編程模擬電阻發(fā)生裝置,包括一中央處理器,其特征在于所述中央處理器的數(shù)據(jù)I/o總線連接一基準(zhǔn)電阻的可控選通開(kāi)關(guān)控制端總線;所述基準(zhǔn)電阻的電壓輸入端連接一輸入運(yùn)算放大器的正輸入端并作為所述可編程模擬電阻發(fā)生裝置的輸入端,所述基準(zhǔn)電阻的輸出端連接一輸出運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端和所述輸出運(yùn)算放大器的輸出端;所述輸出運(yùn)算放大器的正輸入端連接一 D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端;所述D/A轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓端連接所述輸入運(yùn)算放大器的輸出端和所述輸入運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端,所述D/A轉(zhuǎn)換器的控制端連接所述中央處理器的控制端,所述D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)端連接所述中央處理器的數(shù)字輸出端。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中,所述基準(zhǔn)電阻包括多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻和與所述標(biāo)準(zhǔn)電阻對(duì)應(yīng)的可控選通開(kāi)關(guān);所述多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻的一端連 接在一起作為所述模擬電阻發(fā)生裝置的輸入端,所述多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻的另一端分別對(duì)應(yīng)連接所述的可控選通開(kāi)關(guān)的一端;所述可控選通開(kāi)關(guān)的另一端連接在一起,施加于標(biāo)準(zhǔn)電阻一端的輸入電壓經(jīng)過(guò)緩沖、放大、調(diào)節(jié)后,反饋到標(biāo)準(zhǔn)電阻的另一端,控制輸入電流,確定輸出的電阻值;所述可控選通開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的控制端形成所述模擬電阻的可控選通開(kāi)關(guān)控制端總線。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中,還包括一失調(diào)調(diào)零電路,所述失調(diào)調(diào)零電路連接于所述輸入運(yùn)算放大器。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中,所述中央處理器是單片機(jī)。本實(shí)用新型中,施加于標(biāo)準(zhǔn)電阻一端的輸入電壓值經(jīng)過(guò)緩沖放大、比例調(diào)節(jié)后,反饋到標(biāo)準(zhǔn)電阻的另一端,以此來(lái)控制輸入電流,從而確定輸入電阻值。通過(guò)調(diào)整D/A轉(zhuǎn)換器的輸入數(shù)據(jù)及切換標(biāo)準(zhǔn)電阻,可以模擬出10Ω IOOkQ的各個(gè)電阻值,且具有很高的分辨
率及穩(wěn)定性。

圖1是本實(shí)用新型一種可編程模擬電阻發(fā)生裝置一實(shí)施例的原理圖。[0010]圖2是本實(shí)用新型一種可編程模擬電阻發(fā)生裝置另一實(shí)施例的原理圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白,以下將通過(guò)具體實(shí)施例和相關(guān)附圖,對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)用新型提供一種可編程模擬電阻發(fā)生裝置,包括一中央處理器,其特征在于所述中央處理器的數(shù)據(jù)I/o總線連接一模擬電阻的可控選通開(kāi)關(guān)控制端總線;所述模擬電阻的電壓輸入端連接一輸入運(yùn)算放大器的正輸入端并作為所述可編程模擬電阻發(fā)生裝置的輸入端,所述標(biāo)準(zhǔn)電阻的輸出端連接一輸出運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端和所述輸出運(yùn)算放大器的輸出端;所述輸出運(yùn)算放大器的正輸入端連接一 D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端;所述D/A轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓端連接所述輸入運(yùn)算放大器的輸出端和所述輸入運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端,所述D/A轉(zhuǎn)換器的控制端連接所述中央處理器的控制端,所述D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)端連接所述中央處理器的數(shù)字輸出端。如圖1所示,本實(shí)施例提供一種可編程模擬電阻發(fā)生裝置,包括一中央處理器MCU,其特征在于所述中央處理器MCU的數(shù)據(jù)I/O總線(101、102、103、104)連接一基準(zhǔn)電阻Rs的可控開(kāi)關(guān)控制端總線(S1、S2、S3、S4);所述基準(zhǔn)電阻Rs的電壓輸入端連接一輸入運(yùn)算放大器Ul的正輸入端并作為所述可編程模擬電阻發(fā)生裝置的輸入端Uin,所述基準(zhǔn)電阻Rs的輸出端連接一輸出運(yùn)算放大器U2的負(fù)輸入端和所述輸出運(yùn)算放大器U2的輸出端;所述輸出運(yùn)算放大器U2的正輸入端連接一 D/A轉(zhuǎn)換器U3的輸出端OUT ;所述D/A轉(zhuǎn)換器U3的基準(zhǔn)電壓端Verf連接所述輸入運(yùn)算放大器Ul的輸出端和所述輸入運(yùn)算放大器Ul的負(fù)輸入端,所述D/A轉(zhuǎn)換器U3的控制端(CS)連接所述中央處理器MCU的控制端(CS),所述D/A轉(zhuǎn)換器U3的數(shù)據(jù)端(DIN、SCLK)連接所述中央處理器MCU的數(shù)字輸出端(SCLK、D_0UT)。所述基準(zhǔn)電阻Rs包括4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻(Rl、R2、R3、R4)和與所述標(biāo)準(zhǔn)電阻對(duì)應(yīng)的可控選通開(kāi)關(guān)(S1、S2、S3、S4);所述4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻(Rl、R2、R3、R4)的一端連接在一起作為所述基準(zhǔn)電阻Rs的電壓輸入端,所述4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻(R1、R2、R3、R4)的另一端分別對(duì)應(yīng)連接所述的可控選通開(kāi)關(guān)(S1、S2、S3、S4)的一端;所述可控選通開(kāi)關(guān)(S1、S2、S3、S4)的另一端連接在一起作為所述基準(zhǔn)電阻Rs的輸出端;所述可控選通開(kāi)關(guān)(S1、S2、S3、S4)對(duì)應(yīng)的控制端形成所述基準(zhǔn)電阻的可控開(kāi)關(guān)控制端總線。施加于標(biāo)準(zhǔn)電阻一端的輸入電壓經(jīng)過(guò)緩沖放大、調(diào)節(jié)后,反饋到標(biāo)準(zhǔn)電阻的另一端,控制輸入電流,確定輸出電阻值。所述中央處理器MCU是單片機(jī)。如圖2所示,本實(shí)施例提供一種可編程模擬電阻發(fā)生裝置,包括一中央處理器MCU,其特征在于所述中央處理器MCU的數(shù)據(jù)I/O總線(101、102、103、104)連接一基準(zhǔn)電阻Rs的可控選通開(kāi)關(guān)控制端總線(S1、S2、S3、S4);所述基準(zhǔn)電阻Rs的電源端連接一輸入運(yùn)算放大器Ul的正輸入端并作為所述可編程模擬電阻發(fā)生裝置的電壓輸入端Uin,所述基準(zhǔn)電阻Rs的輸出端連接一輸出運(yùn)算放大器U2的負(fù)輸入端和所述輸出運(yùn)算放大器U2的輸出端;所述輸出運(yùn)算放大器U2的正輸入端連接一 D/A轉(zhuǎn)換器U3的輸出端OUT ;所述D/A轉(zhuǎn)換器U3的基準(zhǔn)電壓端Verf連接所述輸入運(yùn)算放大器Ul的輸出端和所述輸入運(yùn)算放大器Ul的負(fù)輸入端,所述D/A轉(zhuǎn)換器U3的控制端(CS)連接所述中央處理器MCU的控制端(CS),所述D/A轉(zhuǎn)換器U3的數(shù)據(jù)端(DIN、SCLK)連接所述中央處理器MCU的數(shù)字輸出端(SCLK、D-OUT )。所述基準(zhǔn)電阻Rs包括4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻(Rl、R2、R3、R4 )和與所述標(biāo)準(zhǔn)電阻對(duì)應(yīng)的可控選通開(kāi)關(guān)(S1、S2、S3、S4);所述4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻(Rl、R2、R3、R4)的一端連接在一起作為所述基準(zhǔn)電阻Rs的電源端,所述4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻(R1、R2、R3、R4)的另一端分別對(duì)應(yīng)連接所述的可控選通開(kāi)關(guān)(S1、S2、S3、S4)的一端;所述可控選通開(kāi)關(guān)(S1、S2、S3、S4)的另一端連接在一起作為所述基準(zhǔn)電阻Rs的輸出端;所述可控選通開(kāi)關(guān)(S1、S2、S3、S4)對(duì)應(yīng)的控制端形成所述基準(zhǔn)電阻的可控選通開(kāi)關(guān)控制端總線。施加于標(biāo)準(zhǔn)電阻一端的輸入電壓經(jīng)過(guò)緩沖放大、調(diào)節(jié)后,反饋到標(biāo)準(zhǔn)電阻的另一端,控制輸入電流,確定輸出電阻值。還包括一失調(diào)調(diào)零電路,所述失調(diào)調(diào)零電路連接于所述輸入運(yùn)算放大器。所述中央處理器MCU是單片機(jī)。輸入運(yùn)算放大器Ul接成電阻跟隨器形式,輸出電壓為UlO=Uin,作為D/A轉(zhuǎn)換器(數(shù)/模轉(zhuǎn)換器)U3的基準(zhǔn)電壓Verf。D/A轉(zhuǎn)換器U3采用電壓輸出型轉(zhuǎn)換器,使基準(zhǔn)電壓Verf即使減小到接近零也可得到較好的比例輸出。D/A轉(zhuǎn)換器U3的傳輸系數(shù)K由中央處理器(MCU)U4輸入D/A轉(zhuǎn)換器U3的數(shù)字信號(hào)決定。因此D/A轉(zhuǎn)換器U3的輸出電壓為UD/A=K*Ui。由于輸出運(yùn)算放大器U2工作于線性放大狀態(tài)時(shí)兩輸入端電位相等,因此U2的反相端電壓為K*Ui??煽剡x通開(kāi)關(guān)SI由MCU的IOl輸出控制信號(hào)控制,可控選通開(kāi)關(guān)S2由MCU的102輸出控制信號(hào)控制,可控選通開(kāi)關(guān)S3由MCU的103輸出控制信號(hào)控制,可控選通開(kāi)關(guān)S4由MCU的104輸出控制信號(hào)控制,此時(shí)可控選通開(kāi)關(guān)SI閉合,可控選通開(kāi)關(guān)SI上電流為零,因此連接于可控選通開(kāi)關(guān)SI的標(biāo)準(zhǔn)電阻Rl另外一端電壓也為K*Ui,模擬電阻(Rs)的輸入電流通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電阻Rl及可控選通開(kāi)關(guān)SI全部流向輸出運(yùn)算放大器U2的輸出端。這樣,施加于標(biāo)準(zhǔn)電阻Rl上的電壓為U1-KUi,電流為Ii=(U1-KUi)/Rs。由于輸入運(yùn)算放大器Ul的同相輸入電流為零,則對(duì)輸入端來(lái)講,可得合成電阻R=Ui/Ii為R=Rs/(l-K),即標(biāo)準(zhǔn)電阻倍增了 I/ (1-K)倍。通過(guò)改變D/A轉(zhuǎn)換器U3的輸入值以調(diào)整K值來(lái)改變模擬電阻值?;鶞?zhǔn)電阻Rs通過(guò)可控選通開(kāi)關(guān)切換選通S1、S2、S3、S4開(kāi)關(guān),從而可得到輸出連續(xù)的模擬電阻。本實(shí)用新型通過(guò)線路模擬的電阻,直流系統(tǒng)中可滿足較高精度模擬電阻應(yīng)用。通過(guò)調(diào)整D/A轉(zhuǎn)換器的輸入數(shù)據(jù)及切換標(biāo)準(zhǔn)電阻,可以模擬出10Ω IOOkQ的各個(gè)電阻值,且具有很高的分辨率及穩(wěn)定性。
本實(shí)用新型中,施加于標(biāo)準(zhǔn)電阻一端的輸入電壓值經(jīng)過(guò)緩沖放大、比例調(diào)節(jié)后,反饋到標(biāo)準(zhǔn)電阻的另一端,以此來(lái)控制輸入電流,從而確定輸出的電阻值。。上列較佳實(shí)施例,對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明,所應(yīng)理解的是,以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已,并不用以限制本實(shí)用新型,凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種可編程模擬電阻發(fā)生裝置,包括一中央處理器,其特征在于所述中央處理器的數(shù)據(jù)I/o總線連接一基準(zhǔn)電阻的可控選通開(kāi)關(guān)控制端總線;所述基準(zhǔn)電阻的電壓輸入端連接一輸入運(yùn)算放大器的正輸入端并作為所述可編程模擬電阻發(fā)生裝置的輸入端,所述基準(zhǔn)電阻的輸出端連接一輸出運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端和所述輸出運(yùn)算放大器的輸出端;所述輸出運(yùn)算放大器的正輸入端連接一 D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端;所述D/A轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓端連接所述輸入運(yùn)算放大器的輸出端和所述輸入運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端,所述D/A轉(zhuǎn)換器的控制端連接所述中央處理器的控制端,所述D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)端連接所述中央處理器的數(shù)字輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可編程模擬電阻發(fā)生裝置,其特征在于所述基準(zhǔn)電阻包括多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻和與所述標(biāo)準(zhǔn)電阻對(duì)應(yīng)的可控選通開(kāi)關(guān);所述多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻的一端連接在一起作為所述基準(zhǔn)電阻的輸入端,所述多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻的另一端分別對(duì)應(yīng)連接所述的可控選通開(kāi)關(guān)的一端;所述可控選通開(kāi)關(guān)的另一端連接在一起作為所述基準(zhǔn)電阻的輸出端;所述可控選通開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的控制端形成所述基準(zhǔn)電阻的可控選通開(kāi)關(guān)控制端總線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可編程模擬電阻發(fā)生裝置,其特征在于還包括一失調(diào)調(diào)零電路,所述失調(diào)調(diào)零電路連接于所述輸入運(yùn)算放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可編程模擬電阻發(fā)生裝置,其特征在于所述中央處理器是單片機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種可編程模擬電阻發(fā)生裝置,包括一中央處理器,其特征在于所述中央處理器的數(shù)據(jù)I/O總線連接一基準(zhǔn)電阻的可控選通開(kāi)關(guān)控制端總線;所述基準(zhǔn)電阻的電壓輸入端連接一輸入運(yùn)算放大器的正輸入端并作為所述可編程模擬電阻發(fā)生裝置的輸入端,所述基準(zhǔn)電阻的輸出端連接一輸出運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端和輸出端;所述輸出運(yùn)算放大器的正輸入端連接一D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端;所述D/A轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓端連接所述輸入運(yùn)算放大器的輸出端和負(fù)輸入端,控制端連接所述中央處理器的控制端,數(shù)據(jù)端連接所述中央處理器的數(shù)字輸出端。本實(shí)用新型通過(guò)調(diào)整D/A轉(zhuǎn)換器的輸入數(shù)據(jù)及切換標(biāo)準(zhǔn)電阻,可以模擬出10Ω~100kΩ的各個(gè)電阻值,且具有很高的分辨率及穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G01R1/28GK202903836SQ20122061896
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者林瑞忠, 林航 申請(qǐng)人:福州昌暉自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司
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