电阻测量论文基于tivatm4c123gh6pm单片机技术的恒流源及仪用放大组合测电阻的实现

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1、电路综合创新实验（论文）题目:基于TivaTM4C123GH6PM单片机技术的恒流源及仪用放大组合测电阻的实现学科类别：通信工程姓名张健为学院信息与通信工程学院专业通信工程班级2013211122学号2013210402班内序号13指导教师2015年5月摘要恒流源是广泛使用的一种单元电路。恒流源测电阻具有测量电路简单、快速、准确的特点。仪用放大器在电路设计上，有很高的共模抑制比。因此好的仪用放大器测量的信号能达到很高的精度。本文中，主要讨论的是基于MSP430单片机技术的恒流源+仪用放大测电阻。关键词恒流源；仪用放大；单片机

2、；电阻1.研究的意义及背景目前，随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的适用范围也逐渐广泛起来。在应用中我们常常要测定电阻的大小。另外。随着测量技术的飞速发展以及人们对电参数的测量精度要求的提高，目前教学实验中普遍采用的数字式万用表已不能满足测量要求。因此设计可靠、安全、便捷测量精度更高的电阻测试仪具有广泛的使用价值和应用前景。本设计是基于单片机的电阻测量，应用恒流源测电阻具有测量电路简单、快速、准确等特点。与普通的单组测量方法相比较：该测量仪表的测试电流小并有多种保护电路，具有很高的安全性能。对于电阻测量，数欧

3、姆以上电阻测量一直不作为难题，小电阻测量由于存在引线电阻和接触电阻阻，要精确测量有些难度，自从有凯尔文桥电桥后，小电阻测量的问题基本上得到解决，在技术上早就不是问题了。目前主要是在测量的自动化、减小设备体积上做文章。在科学技术与社会生产高度发达的今天，智能测试仪器与仪器仪表发展迅速，计算机技术的迅猛发展使智能测试仪器的发展又上升到一个新的高度。精确测量电阻值已经可以不再借助电桥线路。用电压电流4线法测量电阻的技术已经十分成熟。当然，这些测量也可以用单片机来实现，并获得许多辅助功能如自动量程切换、自动记录和分析测试结果、于上位

4、电脑接口实现数据传送、自动平衡（指以电桥方式测量）等等。2测量电路原理2.1恒流源电路原理如图2-1所示是由稳压管基准电压源LM285-2-8、运放OPA330组成的恒流源电路。图2-1恒流源电路直流电源为5V。LM285-2-8稳压管稳压值为2.5V，运放3端口电压为2.5V，由虚短路，运UI放2端口电压值也为2.5V。由欧姆定律R可得流过R4的电流约为1mA.三极管Q1和Q2接II成达灵顿三极管。等效后三极管放大倍数等于两个三级管放大倍数之积。由cb，当β很大时，I很小，可得三级管射级电流几乎与集电极电流相等。由此

5、，可获得1mA稳定电流。b2.2仪用放大电路原理图2-2仪用放大电路图如图2-2所示，为由运放INA333和运放OPA330组成的仪用放大电路。JP5和JP5接输入的差模电压信号，由运放INA333放大后进入LaunchPad,在LaunchPad内进行采样和模数转换。运放INA333除有放大差模信号功能的同时，还具有抑制共模信号的作用。下面进行分析。图2-3仪用放大器现所设计的仪用放大器是三运放结构，如图2-3所示。它是由运放A1，A2按通向输入接法组成第一级查分放大电路，运放A3组成第二级差分放大电路。在第一级电路中，V

6、i1,Vi2分别加到A1和A2的同向端，Rg和R5、R6组成的反馈网络，引入了负反馈。由A1、A2虚短可得Vi1=V2；Vi2=V3；1又由A1、A2虚断可得2又由A3虚断可得整理得3整理得4由A3虚短可得V5=V6；5则由3式、4式和5式可得整理后可得6在上式中，如果我们选取电阻满足的关系，则输出电压可化简为7根据式2和7我们可以得到8而我们为了是电路对称，提高仪用放大器性能，我们选取电阻应满足R5=R6的关系，且VREF通常接地，当我们对仪用放大器进行电路调零时，我们才会将VREF赋予一定电压（这在后面进行电路调零时会具

7、体讲到），最终我们会得到输出电压的关系式为9电压增益则为10从该式中我们可直观的看到，我们可以根据选取R2/R1和R5/Rg电阻的比例关系，来达到不同的信号放大比例要求。所以电阻的选取也是仪用放大器设计最重要的环节之一。很多仪用放大器芯片，考虑到电路的稳定和安全，一般都固定R1~R6的阻值，只将Rg设置成可调（在后面会有相应说明）。在前面我们提到过仪用放大器有很高的共模增益，现在我们根据下面的例子来说明其对共模的抑制作用。图2-4仪用放大分析图根据图2-4可知在输入端根据图2-4所示，最后得Vo=G•VD再此Vcm即为共模信

8、号，而VD即为差摸信号，而噪声大多都是共模信号，经过该电路据可以被抑制而滤出我们所要的信号。3操作步骤4软件设计4.1程序流程图4.2测试程序4.2.1、ADC初始化4.2.2ADC数据采样4.2.3I2C通信初始化4.2.4获取ADS1100通过I2C协议传输到Tiva的ADC数据4.2