在電阻傳感器中應(yīng)用的電阻-電壓轉(zhuǎn)換電路功能及工作原理

電路的功能

把電阻值轉(zhuǎn)換成電壓的電路，實(shí)際上是一種電阻計(jì)，它可直接指示電阻值。電阻的測量方法是：讓恒定的電流流過未知阻值的電阻R，然后測量其兩端的電壓，求出R的阻值。實(shí)現(xiàn)這種方法可有多種電路形式。本電路沒有使用恒流電路，而是在OP放大器的反饋電路中接未知阻值的電阻，利用等效的恒流驅(qū)動。所以本電路也可作為需要恒流驅(qū)動的傳感器的外圍電路使用，獲得與阻值成正比的電壓輸出。

電路工作原理

OP放大器A2作為反相放大電路使用，R2接在反饋環(huán)路中，如果偏壓V或輸入偏流IB等誤差源可以忽略，那末，A1的輸出電壓
公式求出。選用基準(zhǔn)電阻R，得到一個固定的基準(zhǔn)電壓，這時輸出電壓EO則代表被測阻值被直接讀出。

R在全量程200歐~20兆歐范圍內(nèi)以10倍為單位分檔，并轉(zhuǎn)換成0~2V的電壓輸出。如要測量小于200歐的電阻，應(yīng)加大工作電流，可把OP放大器的電流增強(qiáng)換成允許集電極功耗更大的晶體管。測量大電阻2M、20M時R取計(jì)算值的1/10，基準(zhǔn)電壓降到-0.2V。

基準(zhǔn)電壓生成電路：用反相放大器A1把約8.3V的電壓衰減到-2.0V。輸出電流在最小電阻檔是10MA，為了減輕OP放大器的負(fù)擔(dān)，用TT1來增強(qiáng)電流。

元件的選擇

決定測量精度的主要因素有基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定度、基準(zhǔn)電阻的絕對精度以及在高阻檔OP放大器的輸出偏流IB、偏壓漂移V/△T等，因此必須選用低漂移的FET型OP放大器，因?yàn)榛鶞?zhǔn)電阻、分壓電阻R13、R14的穩(wěn)定度和精度要求較高，所以最好選用阻值誤差為正負(fù)0.25%、溫度系數(shù)為正負(fù)25PPM/度左右的電阻。齊納二極管1S2192其置偏電流必須在10MA左右才具備穩(wěn)定性，但也可換成2.5V的禁帶間隙基準(zhǔn)，這時A1的放大倍數(shù)應(yīng)為2/2.5=0.8倍。

二極管D2、D3應(yīng)為低泄漏型，否則在高阻檔不穩(wěn)定，也可把1SS104換成J-FET二極管。

調(diào)整

加電數(shù)分鐘后，調(diào)整VR1，使-EE=-2.000V，并測量經(jīng)分壓后的電壓。如偏離-2.000V，可在R13或R14上并聯(lián)大電阻，對電壓進(jìn)行調(diào)整。OP放大器A2的失調(diào)調(diào)整：量程開關(guān)置于“6”這檔，R14兩端短路，R上接10~20M的電阻，調(diào)整VR2，使輸出電壓近似等于零。另外，也可以令RS=∞（開路），調(diào)整VR2。