1.本发明涉及一种精密有源电阻及其实现方法，利用普通电阻和运算放大器构成的电子线路对因温度变化产生的电阻变化量进行补偿，实现阻值精确、温度漂移小的精密有源电阻。
背景技术：
2.电阻是最基本的电子元器件，随着电子器件精密化、小型化发展，高精度电阻元件越来越受到重视，在精密电学应用中，需要使用高精度电阻保证各项技术指标。电阻率和电阻温度系数是导电材料电阻特性的基本特性，是精密电阻设计的两大基本参数。
3.为获得低电阻温度系数，发展了多种的电阻合金材料，专利cn106205910b一种复合精密电阻带材、专利cn110578068b一种精密电阻用贵金属合金线及其制造方法，分别从不同角度展开用于制造电阻的合金材料的研究探索，以期提高电阻的精密度和温度特性。采用特种合金材料和专用工艺，制造和加工成本较高，且应用于电阻制造时对工艺和设备有要求，实现路径不易。
技术实现要素：
4.本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种利用普通电阻和运算放大器构成的电子线路对因温度变化产生的电阻变化量进行补偿，实现阻值精确、温度漂移小的精密有源电阻。
5.解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种精密有源电阻，所述精密有源电阻的电路包括电阻ra、电阻rb、补偿电阻r1、补偿电阻r2和运算放大器a；所述电阻ra的一端连接输入电源vi，所述电阻ra的另一端分别连接电阻rb的一端和运算放大器a的同向输入端，所述电阻rb的另一端连接运算放大器a的输出端vo和电阻r2的一端，所述电阻r2的另一端连接运算放大器a的反向输入端和电阻电阻r1的一端，所述电阻r1的另一端接地，所述精密有源电阻电路满足如下平衡关系，如式(1)
–
式(4)所示：
[0006][0007][0008][0009][0010]
所述电阻r1、电阻r2具有相同的电阻温度系数，所述电阻r1、电阻r2的电阻值比例关系为k＝r1/r2，由于两电阻温度系数相图，其比例关系不随温度变化而变化；所述电阻ra、电阻rb的电阻温度系数不同，所述电阻ra的电阻温度系数为α、电阻rb电阻温度系数为β；当所述电阻ra、电阻rb的电阻值比例关系满足ra/rb＝k*β/α和ra
–
rb*k＝r，所述精密有
源电阻的电路的伏安特性为一阻值不随温度变化的等效电阻值r。
[0011]
在上述关系基础上，所述电阻ra、电阻rb、电阻r1和电阻r2具有相同的电阻温度系数，所述等效电阻值可简化为r＝ra-rb*(r2/r1)。
[0012]
在上述关系基础上，所述电阻rb、电阻r1和电阻r2阻值相同，所述电阻ra的阻值为电阻rb、电阻r1和电阻r2阻值的2倍，所述式(3)简化为式(5)所示：
[0013]
vi＝-vm
ꢀꢀ
式(5)
[0014]
所述精密有源电阻的电路的输入电流iin和电阻rin满足如下平衡关系，如式(6)、式(7)所示：
[0015][0016][0017]
所述运算放大器具有较低的输入漏电偏差和输入零点温度漂移，所述运算放大器a可替换为镜像电流源差动放大器。
[0018]
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明利用精度低、温漂大的普通电阻和具有较低的输入零点偏差和输入零点温度漂移的运算放大器构成的电子线路对因温度变化产生的电阻变化量进行补偿，实现了一种阻值准确、温度漂移小的精密有源电阻，对使用端来说，表现为一个电阻值不随温度变化的电阻体；该精密有源电阻电路与现有通过改进电阻合金材料实现的电阻相比，具有灵活方便的特点，适合在常规电路和集成电路中使用。
附图说明
[0019]
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明；
[0020]
图1为本发明的电路结构示意图；
[0021]
图2为本发明实施例的电路结构示意图。
具体实施方式
[0022]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0023]
如图1所示，本发明一种精密有源电阻，所述精密有源电阻的电路包括电阻ra、电阻rb、补偿电阻r1、补偿电阻r2和运算放大器a；所述电阻ra的一端连接输入电源vi，所述电阻ra的另一端分别连接电阻rb的一端和运算放大器a的同向输入端vm，所述电阻rb的另一端连接运算放大器a的输出端vo和电阻r2的一端，所述电阻r2的另一端连接运算放大器a的反向输入端和电阻电阻r1的一端，所述电阻r1的另一端接地，所述精密有源电阻电路满足如下平衡关系，如式(1)-式(4)所示：
[0024]
[0025][0026][0027][0028]
所述精密有源电阻的电路的伏安特性为一阻值不随温度变化的等效电阻值r。
[0029]
所述电阻r1、电阻r2具有相同的电阻温度系数，所述电阻r1、电阻r2的电阻值比例关系为k＝r1/r2；所述电阻ra、电阻rb的电阻温度系数不同，所述电阻ra的电阻温度系数为α、电阻rb电阻温度系数为β；所述电阻ra、电阻rb的电阻值比例关系满足ra/rb＝k*β/α和ra
–
rb*k＝r。
[0030]
在上述关系基础上，所述电阻ra、电阻rb、电阻r1和电阻r2具有相同的电阻温度系数，所述等效电阻值r＝ra-rb*(r2/r1)。
[0031]
在上述关系基础上，所述电阻ra的阻值为电阻rb、电阻r1和电阻r2阻值的2倍，所述式(3)简化为式(5)所示：
[0032]
vi＝-vm
ꢀꢀ
式(5)
[0033]
所述精密有源电阻的电路的输入电流iin和电阻rin满足如下平衡关系，如式(6)、式(7)所示：
[0034][0035][0036]
所述运算放大器具有较低的输入漏电偏差和输入零点温度漂移，所述运算放大器a可替换为镜像电流源差动放大器。
[0037]
实施例
[0038]
在本发明提供的精密有源电阻的实现电路中采用普通电阻和器件构成的电子线路实现精密有源电阻，替代低温漂精密电阻使用，运算放大器为精密运算放大器，输入失调电压为10uv，输入失调电压温漂为0.2uv/℃，采用
±
12v双电源供电。电阻ra为金薄膜电阻，室温20℃下阻值为20k，电阻温度系数为25ppm/℃(0.000025/℃)，电阻rb室温20℃时阻值为10k，电阻温度系数50ppm/℃；电阻r1和电阻r2采用金属氧化膜电阻，室温20℃时阻值为10k的，电阻温度系数50ppm/℃。电阻ra、电阻rb、电阻r1和电阻r2在不同温度下的阻值如下表所示：
[0039]
电阻20℃电阻值(kω)电阻温度系数(ppm/℃)50℃电阻值(kω)ra20.0002520.015rb10.0005010.015r14.700504.707r24.700504.707
[0040]
在室温20℃时，如图2所示，使用稳压电源v供电，并在供电回路中增加一个电流表a1，从0到5v连续调节稳压电源输出电压，得到电压和电流曲线图关系如下表所示：
[0041]
电压(v)电流(ma)等效电阻(kω)0-0.000027-0.99960.09993310.0027322.006170.20058910.0013963.004470.30041910.0009324.000740.40004710.0006754.996830.49965610.000540
[0042]
等效电阻的均值为10.001255kω。
[0043]
在环境温度为50℃时，使用稳压电源v供电，并在供电回路中增加一个电流表a1，从0到5v连续调节稳压电源输出电压，得到电压和电流曲线图关系如下表所示：
[0044]
电压(v)电流(ma)等效电阻(kω)0-0.000027-1.001510.10012310.0027972.00310.20028310.0013483.001030.30007510.0009334.000220.39999510.0006755.002360.50020910.000540
[0045]
等效电阻均值为10.001259kω，和20℃时相比，等效电阻受温度影响变化量为0.012ppm/℃，本发明提供的电子线路通过普通的电阻实现了精密电阻的特性。所述电路输入电压在0-5v范围内时电压与电流的比值(电压和电流曲线的斜率)为10k，超出5v后由于运算放大器输出端已经接近正电源，达到放大器输出的最大摆幅，限制了输入最大范围。
[0046]
本发明利用精度低、温漂大的普通电阻和具有较低的输入漏电偏差和输入零点温度漂移的运算放大器构成的电子线路对因温度变化产生的电阻变化量进行补偿，实现了一种阻值准确、温度漂移小的精密有源电阻，对使用端来说，表现为一个电阻值不随温度变化的电阻体。该精密有源电阻电路与现有通过改进电阻合金材料实现的电阻相比，具有灵活方便的特点，适合在常规电路和集成电路中使用。
[0047]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。