可自校准电阻分压器的制作方法

技术特征：

1.可自校准电阻分压器，其特征在于，包括主分压器、参考分压器、阻抗匹配电路和锁相放大器。

2.根据权利要求1所述的电阻分压器，其中主分压器由一定数量的相同阻值的电阻串联组成，每只电阻在电路中分别具有高端、低端两端；参考分压器由与主分压器相同数量的阻值相同的电阻串联组成，每只电阻也有高端、低端两端，其中一只为参考电阻R_ref，其两端连接阻抗匹配电路，阻抗匹配电路的输出同时接入到锁相放大器。

3.根据权利要求2所述的电阻分压器，其特征在于：主分压器和参考分压器的电阻的数量为：该值被1除时，商为有限小数，如2、4、5、8、10、16、20、25等，且优选为10的整数倍。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电阻分压器，其特征在于：参考分压器为可动结构，各个电阻之间有开关控制相邻电阻之间的通断，通过该结构的动作、电阻间开关的选通或关短以及电源的接入位置选择，实现参考电阻两端的电势依次与主分压器每个电阻两端的电势基本相同。

5.根据权利要求4所述的电阻分压器，其特征在于：所述参考分压器为一环形可动结构，通过旋转可实现参考电阻两端电势的调整，由于输入信号U_i始终不变，各电阻的阻值不变，所以参考电阻R_ref输出的参考电势U_Rref始终保持不变，并且实现了参考电阻R_ref两端相对于地端的电势与主分压器对应的被测电阻两端相对于地端的电势基本相同。

6.根据权利要求1-3任一项所述的电阻分压器，其特征在于：所述阻抗匹配电路输入阻抗极高，输出阻抗低的电路，其理论输入电压等于输出电压。

7.根据权利要求6所述的电阻分压器，其特征在于：所述阻抗匹配电路采用差分放大电路结构，具体包括4个运算放大器和多个电阻。

8.根据权利要求1-3任一项所述的电阻分压器，其特征在于：所述锁相放大器既用于校准阻抗匹配电路的比例误差，又能在可自校准电阻分压器校准过程中用于测量主分压器与参考分压器每段之间的微差，其参考端和输入端连接到阻抗匹配电路的输入端，锁相放大器的输入端连接到阻抗匹配电路的输出端。

9.根据权利要求8所述的电阻分压器，其特征在于：所锁相放大器可以精确测量 出阻抗匹配电路输入信号U_zi与输出信号U_zo的差值U-，并据此，可计算出阻抗匹配电路的比例由于其中U_zi为已知信号，可得阻抗匹配电路的实际比例，随后通过这个实际比例值并经过计算，可把阻抗匹配电路输入、输出的值修正为相等值。

10.如权利要求5所述的一种可自校准电阻分压器的工作方法，其特征在于：

步骤一，用参考分压器电阻R_ref的电压作为参考电压，与主分压器第一段编号为1的电阻进行比较，实现过程是用电阻1的电压和参考分压器电阻R_ref分别连接锁相放大器；建立第一段的平衡方程：

δ₁-ΔE_s＝Δ₁

其中δ₁为主分压器电阻1的电压，ΔE_s为参考分压器电阻R_ref的电压，Δ₁为锁相放大器的读数；

步骤二，旋转该环形结构，并改变参考分压器的输入，使参考分压器电阻R_ref作为十段中第二个位置，所以参考分压器电阻R_ref电压不变，依然为ΔE_s。建立第二段平衡方程：

δ₂-ΔE_s＝Δ₂

其中δ₂为主分压器电阻1的电压，ΔE_s为参考分压器电阻R_ref的电压，Δ₂为锁相放大器和阻抗匹配电阻经过阻抗匹配电路修正之后的读数；

重复步骤二的操作，分别建立第三段到第十段的平衡方程，十个方程相加得：

$\underset{i=1}{\overset{10}{\Σ}}{\mathrm{\δ}}_i-10{\mathrm{\ΔE}}_s=\underset{i=1}{\overset{10}{\Σ}}{\mathrm{\Δ}}_i$

由电阻分压器自校准原理可知：在电阻分压器自校准过程中，参考分压器输出的参考电势是不变的，而主分压器输入电压为10倍的参考电势，由主分压器结构可知，主分压器每只电阻上电压理论上等于参考电势，但由于电阻阻值存在误差，主分压器每只电阻电压与参考电势存在微小误差，若应用参考电势和主分压器每只电阻进行比较，误差可能为正误差、零或者负误差，但主分压器每只电阻电压之和等于10倍的参考电势，所以进行十次比较之后，主分压器的误差之和应为零。

$\underset{i=1}{\overset{10}{\Σ}}{\mathrm{\δ}}_i=0$

可以求得

${\mathrm{\ΔE}}_s=-\frac{\underset{i=1}{\overset{10}{\Σ}}{\mathrm{\Δ}}_i}{10}$

故确定参考分压器的误差ΔE_s，可据此对分压器进行校准。