高精度直流微电阻测试仪的研究与开发-----理论研究

阻温度、电流通过的时间的关系为：

从以上两式可以看出，电阻的阻值增加与温度的变化呈线性关系，而电阻温度的变化又与通过电阻的电流及时间有关。要使大电流通过电阻且使阻值的变化很小，就应使用脉冲大电流；利用脉冲大电流法测量微电阻，电流的大小和脉宽应根据电阻的阻值大小和放大器的性能决定〔‘“。硬件设计的关键是控制脉冲时序，电流源要工作在较大的电流下，电流开启时间必须严格控制。一旦出现开启时间过长，就可能造成测试装置的损坏或被测触点的损坏。同时，数据采集时序要求严格，应在电流源开启时间内，开启放大器，在放大器放大倍率调整稳定后，A/D转换器进行采样。如果时序不合适，就会严重影响精度。显然，为了提高测量准确度，可使用大电流以提高信噪比，但需考虑电阻的负载效应，同时对时序的控制要求也很高。

在微电阻测量过程中，选择合适的测量电流是很重要的，这是因为被测电阻的温度系数一般都很高，测量电流过大会引起导线发热产生热误差，从而造成测量值产生偏差。恒流源是一种受环境影响小、抗噪声能力强的可靠稳定的电流源，在具体的恒电流电路设计中应进行换档调电流从而可以测量不同范围的微小电阻的阻值。

2.4.2恒流源电路方案

常见的恒流源电路方案有：脉冲调宽式、线性负反馈方式等。

脉冲调宽式恒流源通过改变调整器的工作脉冲宽度达到恒流的目的。目前广泛应用于空间技术、计算机、通讯、家电等领域中。这种恒流源调整器工作在开关状态、功率损耗小、效率高达70哈95%，但纹波电流大，辐射干扰强、恒流精度低。

线性负反馈式恒流源通过改变调整器的工作电压，使其输出电流保持恒定，具有失真小、稳定度高、纹波小等特点，但功率损耗大、效率较低，主要应用于高精度场合。在本课题的研究中，经综合比较，线性负反馈式恒流源受环境影响小、抗噪声能力强、精度高，满足课题要求，所以采用线性负反馈式恒流源。

采用线性负反馈式恒流源测量微电阻的思路是：恒流源电流通过微电阻，经信号调理后进行信号采集，然后输出显示。由于通常的直流恒流源电流较小，微电阻测量中的电压信号会淹没在噪声中而无法提取，所以先应进行恒流源扩展，使其大到信号能提取出来；接着进行信号调理中的信号放大，然后进行信号采集和A/D转换，最后显示测量结果“l].在下一章节将会着重的分析与设计测试仪恒流源的电路。