[發明專利]一種基于復雜可編程邏輯器件的交流毫歐表及測量方法

無效

• 申請號: 200910029472.9
• 申請日: 2009-04-14
• 公開（公告）號: CN101533047A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 何可人;朱正偉
• 申請（專利權）人: 江蘇工業學院
• 主分類號: G01R27/14
• 分類號: G01R27/14
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種用于測試各類毫歐極電阻的測量儀，可測量機電元件的接觸電阻、電池內阻和超級電容串聯等效電阻。

背景技術

目前，在低電阻測試領域基本采用直流測試法，電壓測量的分辨率很難超過1μV，測量分辨1μΩ的電阻，其激勵電流就必須達到1A的電流，開路電壓較高，抗干擾能力較弱，不符合國標GB5095以及GBT351(國標要求測試電流小于100mA，開路電壓限制在20mV以內)對電子設備接觸電阻檢測要求。

基于復雜可編程邏輯器件(CPLD)是一種根據需要而自行構造邏輯功能的數字集成電路，借助集成開發軟件平臺，用原理圖和硬件描述語言等方法，生成相應的目標文件，通過下載電纜將代碼傳送到目標芯片中，實現設計的數字系統。主要是由可編程邏輯宏單元圍繞中心的可編程互連矩陣單元組成，具有復雜的I/O單元互連結構，可根據需要生成特定的電路結構，完成一定的功能。由于CPLD內部采用固定長度的金屬線進行各邏輯塊的互連，所以設計的邏輯電路具有時間可預測性，可避免分段式互連結構時序不完全預測的缺點。

發明內容

本發明的目的是為克服現有技術的不足，提供了一種測量可靠性強和精度高的基于復雜可編程邏輯器件的交流毫歐表及其測量方法。

本發明基于復雜可編程邏輯器件的交流毫歐表采用的技術方案是：包括被測電阻和CPLD，CPLD的輸出依次串聯D/A轉換器、二階濾波器后形成1kHz電壓信號源，電壓信號源連接電阻分壓后與被測電阻之間串接一個反饋閉環，該反饋閉環由誤差放大器、差分放大器以及量程電阻組成且連接CPLD；被測電阻兩端的電壓經隔離電容連接帶通放大器，帶通放大器的輸出分別連接鎖相放大器和20mV鉗制控制電路；20mV鉗制控制電路輸出連接CPLD和電阻；鎖相放大器輸出連接積分型A/D轉換器，鎖相放大器與積分型A/D轉換器分別連接CPLD；MCU連接在CPLD與顯示/分選模塊之間。

本發明基于復雜可編程邏輯器件的交流毫歐表的測量方法是按如下步驟：

1)以CPLD輸出波形代碼給D/A轉換器生成多階的階梯波，經過二階濾波器的濾波生成穩定的1kHz正弦波電壓信號源，該電壓信號源經過電阻分壓后作為基準來控制施加在被測電阻上的激勵信號；

2)差分放大器放大量程電阻上的電壓信號，并將信號輸入誤差放大器的負輸入端，電壓信號源的基準信號輸入誤差放大器的正輸入端，誤差信號經誤差放大器放大后調節在量程電阻上的電流形成恒定的交流電流；

3)被測電阻上的信號經帶通放大器放大，通過CPLD控制帶通放大器的放大增益，對激勵信號帶寬附近的波形放大，對帶寬以外的信號抑制；

4)帶通放大器的輸出同時連接20mV鉗制控制電路，檢測開路電壓超過20mV時，20mV鉗制控制電路輸出信號通過控制電阻值來控制電壓信號源輸入基準電壓的幅度，將輸出電壓鉗制在20mV內；

5)CPLD輸出0°或90°的1kHz頻率的信號經鎖相放大器的鎖相放大后，經過積分型A/D轉換器轉換得到被測電阻兩端電壓分量，再經MCU的校準和運算即可。

本發明使用交流信號對低值電阻進行測量，首先用數字合成頻率技術產生一個純度很純的1kHz的交流信號源，以該信號源作為基準搭建一個交流恒流源用作對被測電阻的激勵信號；再由自行搭建的低噪聲帶通運放將被測電阻上的信號進行放大，由鎖相放大器將信號進行鎖相放大近一步拉大信噪比，同時提取其矢量分量；再由AD裝換器進行同步積分，提取直流信號并進行轉換；利用MCU進行運算、校準判斷、顯示和分選，同時對開路電壓進行監視，并將電壓限制在20mV以內。本發明測試電流小于100mA，開路電壓在20mV以內，達到國標GB5095和GBT351的標準，可測試大電容的等效串聯電阻參數，可降低硬件成本，增加系統集成度，增強儀器的可靠性，有效避免熱電勢的干擾，提高了交流電壓的測量分辨率和信噪比，電壓可分辨達10nV的信號，測量1μΩ的電阻，激勵電流僅需10mA。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

圖1是本發明交流毫歐的組成示意圖；

圖2是圖1中鎖相放大器7和積分型A/D轉換器8與CPLD1的連接圖；

圖3是本發明測量方法的流程圖。

具體實施方式