程控交直流电阻箱的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种程控交直流电阻箱，利用数字电位器及运算放大器和控制器 完成恒电阻的控制。
【背景技术】
[0002] 电阻箱广泛应用于电路的调试与测试中。目前，使用的电阻箱是将几十个精密电 阻经过适当的连接，再利用多位旋钮开关来选择电路所需的电阻值；也有采用单片机控制 若干个继电器代替上述的多位旋钮开关实现所谓的程控电阻箱，这些电阻箱因采用了机械 开关或继电器，长期使用后其触点会磨损老化导致接触电阻增大，从而使得电阻箱的精度 大大降低；还有制作高性能的电阻箱需要使用很多的高精密、低温度系数的电阻，这些电阻 价格昂贵、取材不易。
【发明内容】
[0003] 本实用新型要解决的技术问题是：提出一种程控交直流电阻箱。
[0004] 本实用新型所采用的技术方案为：一种程控交直流电阻箱，包括控制器、数字电位 器、电压采样电路、电流采样电路和运算放大器；所述的控制器的输出端连接数字电位器； 所述的数字电位器又与电压采样电路的输出端相连接；所述的数字电位器的输出端连接运 算放大器的"+"端；电流采样电路的输出端连接运算放大器的端；所述的运算放大器的 输出端与电流采样电路的输出端之间连接有负载。
[0005] 本实用新型首先根据用户设定的电阻值，由控制器计算出相应的数字量送入数字 电位器，数字电位器对电压采样输出的电压进行适当分压后，再送入运算放大器的"+"端； 流过电路的电流经电流采样获取并送入运算放大器的端；上述2路信号经过运算放大 器的处理，使得在电路RX+和RX-两端模拟出一个电阻负载，该负载两端电压与其流过的电 流成一定比例，实现恒电阻控制。
[0006] 本实用新型的有益效果是：1、电路简单，无需多个机械开关和精密电阻，生产成本 极低；2、本实用新型只需使用一个高精密的电流采样电阻，通过控制数字电位器来模拟一 个电阻，该电阻范围广，精度高，可以用于交直流场合；3、采用程控方法，方便与电脑连接构 成自动化测试系统。
【附图说明】
[0007] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0008] 图1是本实用新型的结构示意图；
[0009] 图中：1、控制器；2、数字电位器；3、电压采样电路；4、电流采样电路；5、运算放大 器。
[0010] 图2是本实用新型的原理说明图。
【具体实施方式】
[0011] 现在结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简 化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关 的构成。
[0012] 如图1所示的一种程控交直流电阻箱的架构，包括控制器1、数字电位器2、电压采 样3电路、电流采样电路4和运算放大器5等五个部分。所述的程控交直流电阻箱，首先根 据用户设定的电阻值，由控制器1计算出相应的数字量送入数字电位器2,数字电位器2对 电压采样电路3输出的电压进行适当分压后，再送入运算放大器5的" + "端；流过电路的 电流经电流采样电路4获取并送入运算放大器5的端；上述2路信号经过运算放大器 5的处理，使得在电路RX+和RX-两端模拟出一个电阻负载，该负载两端电压与其流过的电 流成一定比例，实现恒电阻控制。
[0013] 本实用新型所述的原理说明图如图2所示：本实施例中，该电路主要由控制器、数 字电位器Wl、电压采样放大器Al、运算放大器A2、采样电阻Rs和电流采样放大器A3等6个 部分组成。
[0014] 设外部电路加入到本模拟负载两端的电压为Us，流过电路的负载电流为Is。
[0015] 根据电路连接关系，不难得到运算放大器A2 " + "端的电压Ul为如下表达式：
[0017] 其中：Ku为电压采样放大器Al的电压放大系数；Us为施加在电路两端的电压；Dx 为控制器输出的数字量；N为数字电位器Wl的控制位数。
[0018] 运算放大器A2 端的电U2 = IsRs压U2满足如下关系：
[0019] 其中：Is为流过电路的负载电流；Rs为电流采样电阻值。
[0020] 由于电路具有闭环负反馈，由运算放大器的特性可知Ul应等于U2,即：
[0022] 进一步可以得到该电路两端模拟的电阻Rx为如下表达式：
[0024] 其中：Us为加入到本模拟负载两端的电压；Is为流过电路的负载电流；Ku为电压 采样放大器Al的电压放大系数；Dx为控制器输出的数字量；N为数字电位器Wl的控制位 数；RS为采样电阻阻值。
[0025] 显而易见，得益于电路的巧妙设计，通过使用一只高精度的采样电阻Rs，配合对 数字电位器的控制，就可以模拟出不同的电阻，并且该模拟电阻与采样电阻Rs具有相同的 高精度性能。如再通过控制器协同对电压采样放大器Al的放大系数Ku进行适当控制并配 合选用不同的采样电阻Rs，本电路就可以模拟得到大量程范围的电阻值，而且，该电路不仅 可以用于直流电路，也同样适合交流电路。因此，本实用新型方案能实现程控交直流电阻箱 的功能。
[0026] 以上说明书中描述的只是本实用新型的【具体实施方式】，各种举例说明不对本实用 新型的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所 述的【具体实施方式】做修改或变形，而不背离实用新型的实质和范围。
【主权项】
1. 一种程控交直流电阻箱，其特征在于：包括控制器、数字电位器、电压采样电路、电 流采样电路和运算放大器；所述的控制器的输出端连接数字电位器；所述的数字电位器又 与电压采样电路的输出端相连接；所述的数字电位器的输出端连接运算放大器的"+"端； 电流采样电路的输出端连接运算放大器的端；所述的运算放大器的输出端与电流采样 电路的输出端之间连接有负载。
【专利摘要】本实用新型涉及一种程控交直流电阻箱，包括控制器、数字电位器、电压采样电路、电流采样电路和运算放大器；所述的控制器的输出端连接数字电位器；所述的数字电位器又与电压采样电路的输出端相连接；所述的数字电位器的输出端连接运算放大器的“+”端；电流采样电路的输出端连接运算放大器的“-”端；所述的运算放大器的输出端与电流采样电路的输出端之间连接有负载。本实用新型电路简单，无需多个机械开关和精密电阻，生产成本极低；本实用新型只需使用一个高精密的电流采样电阻，通过控制数字电位器来模拟一个电阻，该电阻范围广，精度高，可以用于交直流场合；采用程控方法，方便与电脑连接构成自动化测试系统。
【IPC分类】G05B19/07
【公开号】CN204650239
【申请号】CN201520221811
【发明人】房慧龙
【申请人】常州信息职业技术学院
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年4月14日