低电阻测量仪的软硬件设计

　以最新的DZC-4型智能为例

　　1 总体方案和技术指标

　　如图1所示，该仪器由5个部分组成：电源供应、精密恒流源、精密电压放大器、A/D 转换器、单片机控制器。其主要技术指标如下：测试范围：0～20Ω0～200Ω0～2 k(三挡量程自动切换);最高分辨力：0.001;测试电流：0.5 mA;测试精度：±(0.2%+2);整机耗电：30 mA 。

　　2 硬件设计

　　(1)电源部分

　　整机采用6节5号镍氢电池供电(7.2 V)及通用DC/DC变换器，将电池电压转换成稳定的±5 V直流电压。该部分还有电池电压监测电路和充电电路，电池充满电 可以供仪器连续使用约50小时。

　　(2)恒流源

　　由精密基准电压源和高性能运放组成，向被测电阻提供精确的测试电流。测试电流选为0.5mA。由于精密电流源部分是整个仪器安全性能的薄弱环节，必须考虑各种内部和外部的可能因 素对仪器造成的损坏，从而影响安全性能。主要采取了以下措施：限制电流利用结型场效应管的恒流特性限制测试电流ITEST大小，一般取IDSS≈2*ITEST。为增加可靠性，采用两只场效应管串联。限制电压采用稳压二极管并联于测试端限压。

　　(3)精密放大器

　　由斩波稳零运放做测试信号的同相放大，因为A/D转换器的满量程电压为2 V，测试电流0.5mA，对应20，200，2K 三个量 程的同相放大倍数为200，20，2。在负反馈回路接入两个由单片机控制的模拟电子开关SW1 、SW2，用于3个量程不同放大倍数 的切换：当量程为20 偈保SW1，SW2均关闭;为200 偈SW1开启;2k 偈SW1，SW2均开启。仪器校验时应从低量程开始，否则不能校准所有的量程。另外，Ri，R1，R2， R3应选用精密电 阻和精密电位器，使温度的影响降至最低。

　　(4)A/D转换器

　　如图2所示，采用4 1/2位的ICL7135芯片，接成满量程为2 V的电压表 的模式。ICL7135用5位BCD码的形式向单片机提供数据，并提供过量程(OV)和欠量程(UN)信号给单片机用于量程自动切换。ICL7135的时钟频率来自T5(CD4060)的Q5端，频率为1.25 kHz，正好是工频50Hz的整数倍，能提高仪器抗工频干扰的能力。A/D转换频率约为：3.3次/s。T5的COUT端还提供4MHz的时钟频率给单片机。