一种合成电阻

技术领域

本发明涉及电阻领域，特别是涉及一种合成电阻。

背景技术

可调电阻作为常用电路元件在各行各业有着广泛的应用，可调电阻有多种具体类型，例如滑动变阻器等，现有技术中缺少一种成熟的可调电阻，可调电阻往往难以实现在线性范围内阻值的精准调节，限制了电路技术的发展。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种合成电阻，通过对该合成电阻中数模转换器的程序控制便可以实现在线性范围内精准调节合成电阻的阻值，促进了电路技术的发展。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种合成电阻，包括：

电流电压IV转换电路，用于将输入到自身的电流信号转换为电压信号；

输入端与所述IV转换电路的输出端连接的数模转换器，用于对所述电压信号进行数模转换，以得到模拟电压信号；

输入端与所述数模转换器的输出端连接的极性转换电路，用于基于所述电压信号以及所述模拟电压信号转换生成输出电压。

优选地，所述IV转换电路为串联的两个反相放大器。

优选地，所述IV转换电路包括第一运算放大器、第一电阻、第二运算放大器以及第二电阻；

所述第一运算放大器的反相输入端与激励电流输出端以及所述第一电阻的第一端连接，所述第一运算放大器的同相输入端接地，所述第一电阻的第二端分别与所述第二运算放大器的反相输入端以及所述第二电阻的第一端连接，所述第二运算放大器的同相输入端接地，所述第二电阻的第二端分别与所述极性转换电路的输入端以及所述数模转换器的输入端连接。

优选地，所述极性转换电路具体为单极性转双极性电路。

优选地，所述极性转换电路包括第三运算放大器、第三电阻以及第四电阻；

所述第三运算放大器的同相输入端与所述数模转换器的输出端连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端以及所述数模转换器的输入端连接，所述第三电阻的第二端分别与所述第三运算放大器的反相输入端以及所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端以及所述第三运算放大器的输出端共同作为该合成电阻的输出端。

优选地，该合成电阻还包括第五电阻和/或第六电阻；

所述第五电阻设置于所述第一运算放大器的输出端以及所述第二运算放大器的输入端之间，所述第六电阻设置于所述第三运算放大器的输出端。

优选地，所述数模转换器的码值控制部分为人机交互界面。

优选地，该合成电阻还包括电压放大电路；

所述电压放大电路用于对所述输出电压进行放大。

优选地，所述电压放大电路包括第四运算放大器、预设数量的档位电阻以及切换开关；

所述第四运算放大器的同相输入端接地，所述第四运算放大器的反相输入端分别与所述极性转换电路的输出端以及所述切换开关的第一端连接，所述切换开关的第二端分别与各个所述档位电阻的第一端连接，各个所述档位电阻的第二端以及所述第四运算放大器的输出端共同作为该合成电阻的输出端。

优选地，所述切换开关为继电器。

本发明提供了一种合成电阻，本申请中首先利用IV转换电路将电流信号转换为电压信号，接着极性转换电路基于电压信号以及数模转换器对电压信号进行模数转换得到的模拟电压信号，转换得到输出电压，此时输出电压同时与电压信号(与电流信号相关)以及模拟电压信号相关，如此一来，根据欧姆定律可知合成电阻的等效阻值为：合成电阻两端的压差除以回路电流值，可见在等效阻值的计算过程中电流值被抵消掉，因此合成电阻的等效阻值与回路电流值没有关系，符合电阻的特性，由于数模转换器的输出电压值可以在线性范围内进行精准的程序控制，因此通过对数模转换器的程序控制便可以实现在线性范围内精准调节合成电阻的阻值，促进了电路技术的发展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种合成电阻的结构示意图；

图2为本发明提供的另一种合成电阻的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种合成电阻，通过对该合成电阻中数模转换器的程序控制便可以实现在线性范围内精准调节合成电阻的阻值，促进了电路技术的发展。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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做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。

请参考图1，图1为本发明提供的一种合成电阻的结构示意图，该合成电阻包括：

电流电压IV转换电路1，用于将输入到自身的电流信号转换为电压信号；

输入端与IV转换电路1的输出端连接的数模转换器2，用于对电压信号进行数模转换，以得到模拟电压信号；

输入端与数模转换器2的输出端连接的极性转换电路3，用于基于电压信号以及模拟电压信号转换生成输出电压。

具体的，考虑到如上背景技术中的技术问题，本发明实施例中欲利用多个器件组成一个合成电阻，其等效电阻不受激励电流的影响，而只受其中各个器件的参数影响，通过对其中各个器件的参数调节便可以调节器分压大小，也即调节了该合成电阻的等效阻值，且可以将数模转换器2加入该合成电阻，如此一来可以通过对数模转换器2的程序控制实现线性的阻值调节。

具体的，为了得到数模转换器2输入端的基准电压，本发明实施例中可以首先利用IV转换电路1将电流信号转换为电压信号，紧接着极性转换电路3可以基于电压信号以及数模转换器2对电压信号进行模数转换得到的模拟电压信号，转换得到输出电压，此时输出电压同时与电压信号(与电流信号相关)以及模拟电压信号相关，如此一来，根据欧姆定律可知合成电阻的等效阻值为：合成电阻两端的压差除以回路电流值，可见在等效阻值的计算过程中电流值被抵消掉，因此合成电阻的等效阻值与回路电流值没有关系，符合电阻的特性，并且由于数模转换器2的输出电压值可以在线性范围内进行精准的程序控制，因此通过对数模转换器2的程序控制便可以实现在线性范围内精准调节合成电阻的阻值，促进了电路技术的发展。

具体的，在对数模转换器2的码值进行调节时，可以选用机械调节开关，也可以选用人机交互界面通过程序进行调节，两种方式均可以实现线性范围内的阻值进行控制，本发明实施例在此不做限定。

本发明提供了一种合成电阻，本申请中首先利用IV转换电路将电流信号转换为电压信号，接着极性转换电路基于电压信号以及数模转换器对电压信号进行模数转换得到的模拟电压信号，转换得到输出电压，此时输出电压同时与电压信号(与电流信号相关)以及模拟电压信号相关，如此一来，根据欧姆定律可知合成电阻的等效阻值为：合成电阻两端的压差除以回路电流值，可见在等效阻值的计算过程中电流值被抵消掉，因此合成电阻的等效阻值与回路电流值没有关系，符合电阻的特性，由于数模转换器的输出电压值可以在线性范围内进行精准的程序控制，因此通过对数模转换器的程序控制便可以实现在线性范围内精准调节合成电阻的阻值，促进了电路技术的发展。

为了更好地对本发明实施例进行说明，请参考图2，图2为本发明提供的另一种合成电阻的结构示意图，在上述事实的基础上：

作为一种优选的实施例，IV转换电路1为串联的两个反相放大器。

具体的，两个反相放大器具有结构简单且成本低等优点。

具体的，在图2中，第一个反相放大器可以起到IV转换的作用，经过第一个反相放大器得到的电压V1＝-i*R1，其中，i可以视作合成电阻外接到的电阻测试仪表的激励电流，而R1可以为第一个反相放大器中的电阻R1。

具体的，因为V1为负电压信号，不适合提供给数模转换器2作为基准电压，因此本发明实施例中通过第二个反相放大器进行了极性转换，第二个反相放大器输出的电压

其中，在实际电路设计中，可以根据激励电流i的大小选择R

当然，除了该构造外，IV转换电路1还可以为其他多种类型，本发明实施例在此不做限定。

具体的，为了实现高精度阻值输出，图2中的所有电阻均可以采用高精密以及低温度漂的电阻，运算放大器均可采用低失调电压以及低噪声的运算放大器，数模转换器2可以采用高分辨率、低温漂以及高精密的数模转换器2。

作为一种优选的实施例，IV转换电路1包括第一运算放大器、第一电阻、第二运算放大器以及第二电阻；

第一运算放大器的反相输入端与激励电流输出端以及第一电阻的第一端连接，第一运算放大器的同相输入端接地，第一电阻的第二端分别与第二运算放大器的反相输入端以及第二电阻的第一端连接，第二运算放大器的同相输入端接地，第二电阻的第二端分别与极性转换电路3的输入端以及数模转换器2的输入端连接。

具体的，在图2中，U1为第一运算放大器，R1为第一电阻，U2为第二运算放大器，R3为第二电阻，U3为数模转换器2。

具体的，该IV转换电路1具有结构简单以及成本低的优点。

当然，除了该具有构造外，IV转换电路1还可以为其他多种类型，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，极性转换电路3具体为单极性转双极性电路。

具体的，单极性转双极性电路具有结构简单以及成本低等优点。

当然，除了单极性转双极性电路外，极性转换电路3还可以为其他多种类型，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，极性转换电路3包括第三运算放大器、第三电阻以及第四电阻；

第三运算放大器的同相输入端与数模转换器2的输出端连接，第二电阻的第二端分别与第三电阻的第一端以及数模转换器2的输入端连接，第三电阻的第二端分别与第三运算放大器的反相输入端以及第四电阻的第一端连接，第四电阻的第二端以及第三运算放大器的输出端共同作为该合成电阻的输出端。

具体的，在图2中，U4为第三运算放大器，R4为第三电阻，R5为第四电阻。

具体的，数模转换器2的输出电压可以为V2，数模转换器2的位数为N，输出的码值为X，为了提高分辨率，数模转换器2的位数可以不小于16位，而为了提高精度，应该选取DNL(Differential Nonlinearity，差分非线性)和INL(Integral Nonlinearity，积分非线性)极小的数模转换器，根据虚短虚断的原则可知：

具体的，最终的输出电压V

其中，为了计算方便，可以取R

V

具体的，本发明实施例中的极性转换电路3具有结构简单、成本低以及稳定性强等优点。

当然，除了该具体构造外，极性转换电路3还可以为其他多种类型，本发明实施例在此不做限定。

当然，除了该具体构造外，

作为一种优选的实施例，该合成电阻还包括第五电阻和/或第六电阻；

第五电阻设置于第一运算放大器的输出端以及第二运算放大器的输入端之间，第六电阻设置于第三运算放大器的输出端。

具体的，在图2中，R2为第五电阻，R6为第六电阻。

具体的，第五电阻以及第六电阻均可以起到限流的作用，从而对各个器件实现保护作用。

作为一种优选的实施例，数模转换器2的码值控制部分为人机交互界面。

具体的，通过人机交互界面可以方便且准确地实现阻值在线性范围内的线性调节，且提高了整个合成电阻的智能化程度。

当然，除了人机交互界面外，码值控制部分还可以为其他具体形式，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，该合成电阻还包括电压放大电路；

电压放大电路用于对输出电压进行放大。

具体的，为了使得整个合成电阻的等效阻值的调节范围更加灵活可变，本发明实施例中可以通过电压放大电路对输出电压进行放大，因此便可以通过电压放大电路对输出电压放大不同的倍数，来提升整个合成电阻等效阻值的对应线性可调范围。

作为一种优选的实施例，电压放大电路包括第四运算放大器、预设数量的档位电阻以及切换开关；

第四运算放大器的同相输入端接地，第四运算放大器的反相输入端分别与极性转换电路3的输出端以及切换开关的第一端连接，切换开关的第二端分别与各个档位电阻的第一端连接，各个档位电阻的第二端以及第四运算放大器的输出端共同作为该合成电阻的输出端。

具体的，在图2中，U5为第四运算放大器，R7、R8以及R9分别为预设数量的档位电阻，K1、K2以及K3共同组成切换开关。

具体的，基于运算放大器的电压放大电路具有体积小、结构简单以及成本低等优点。

其中，通过将不同的档位电阻接入电压放大电路，便可以实现电压放大电路放大倍数的灵活调节。

具体的，在图2中，采用3个继电器，分别连接R

R

根据虚短和虚断的原则，可知：

其中，V

具体的，本发明实施例中合成电阻的等效电阻r的计算方式如下：

其中，V

综合以上各个计算结果可知：

将V2以及Vref带入上式中化解可得：

具体的，由上可以看出，等效电阻与激励电流i的大小无关。上式中X的取值范围为0～2N，当X取值为2N时，等效电阻为：

当C取值为2N-1时，等效电阻为0Ω。

所以等效电阻的量程为：

其中，选用合适的阻值能使：

具体的，预设数量可以进行自主设定，例如可以为图2中的3个等，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，切换开关为继电器。

具体的，继电器具有体积小以及成本低等优点。

当然，除了继电器外，切换开关还可以为其他多种类型，本发明实施例在此不做限定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。