1、 电子线路课程设计报告 设计课题： 高精度电阻测量仪 专业班级： 通信工程 2013 级 小组成员： 周博文 皮志旺 指导教师： 张 丹 设计时间： 2015 月 12 月 1 高精度电阻测量仪 一、设计任务与要求 电阻是常用的电子元件，某些材料的直流电阻需要精确的测量。利用欧姆定律设计一台电阻测量仪，显示被测量材料的直流电阻阻值。 基本部分 1. 测量电阻范围： 2 20欧姆， 20 200 欧姆， 200 2K， 2K 20K，用按钮切换量程； 2. 测量精度： 1%； 3. 要求测量结果显示稳定 3 位有效数字（可用数字万用表的电压档当作显示终端）； 发挥部分 1. 测量电阻范围：可测量
2、最小 1欧姆的电阻； 2. 测量精度： 0.5%； 3. 要求测量结果显示稳定 4位有效数字； 二、方案设计与论证 设计 要求的电阻测量范围为四个 挡 位，因而可以保持待测电阻 Rx两端的电压Ux范围不变 ，通过调节恒定电流源的输出电流来达到最后的效果。 因此，要保证测量的精度，就要做到电流源的精度高。 四个档位及其相对应的电流如下 ： 电阻值（） 2 20 20 200 200 2K 2K 20K 对应电流（ mA） 100 10 1 0.1 设计思路 ： 恒定电流源（输出电流 Io）待测电阻 Rx（两端电压 Ux） A/D转换 显示芯片LED数码管显示2 三、单元电路设计与参数计算 第一部
3、分：恒流源电路部分 恒流源 电路原理图 参数计算原理分析 根据运放的特性 ， 由上图可知 ： V1 = 12 （ 1） V13 = 24 （ 2） 3 = 4 = (V+)(5+7)5 （ 3） (V42)6 =(4)8 （ 4） 取 R1 R6相等， R7与 R8相等 ， 且 R1=5R7， 则结合上述 （ 1） （ 4） 式子 ，可以推导出 ： = V5R（ 5） 由上述 （ 5） 式子可知：理想情况下，采样电阻所在支路上的电流 I 与基准电压 Vref 和采样电阻 RN 阻值成线性关系 .根据运算放大器“虚断”的特性，即有流过负载电阻 Rx 上的电流恒定 。 但在实际应用中 ， 基准电压
4、源和采样电阻的温度系数讲影响输出电流的稳定性 。 3 对（ 5）进行全微分，则有： I = 1dV 2R （ 6） 式子 （ 6） 中 1 = 1V， 2 = 1(5R)分别为基准电压源和采样电阻的不稳定系数 。 实际应用中 ， 基准电压 Vref取为 5V，采样电阻 RN1 RN4如原理图所示 。 第二部分：显示部分 本部分我们决定用电压表表头来代替。 四 、 电路仿真 恒流源电路仿真结果如下 ： 第一挡位 2 20 （待测电阻取为 12.34） 流过待测电阻电流 （左）与待测电阻两端电压（右）如下所示。 第二挡位 22 200 （待测电阻取为 123.4） 流过待测电阻电流 （左）与待测电
5、阻两端电压（右）如下所示。 4 第三挡位 200 2K （待测电阻取为 1.234K） 流过待测电阻电流 （左）与待测电阻两端电压（右）如下所示。 第四挡位 2K 20K （待测电阻取为 12.34K） 流过待测电阻电流 （左）与待测电阻两端电压（右）如下所示。 5 五 、 元器件清单 元件清单 表 元件序号 型号 主要参数 数量 备注 R1 500 1 由 470 +30 组合 R2 500 1 由 470 +30 组合 R3 500 1 由 470 +30 组合 R4 500 1 由 470 +30 组合 R5 500 1 由 470 +30 组合 R6 500 1 由 470 +30 组
6、合 R7 100 1 电阻 R8 100 1 电阻 R9 1K 1 电阻 R10 50 1 电阻 R11 100 1 电阻 R12 100 1 电阻 RN1 101 电阻可调范围 1-100 1 滑动变阻器 RN2 201 电阻可调范围 1-200 1 滑动变阻器 RN3 202 电阻可调范围 1-2K 1 滑动变阻器 RN4 203 电阻可调范围 1-20K 1 滑动变阻器 U2- U5 LM358P 工作电压 3.0V-30.0V（单电源） 3 双运放 Q3 S8550 最大集电极电流 0.5 A 最大集电极发射电压 25V 1 PNP 三极管 Q2 KSP2222A 耐压值为 40V 1
7、 NPN 三极管 Vref Tl431A 提供 2.5V 稳定电压 1 稳压源 6 六 、性能测试与分析 根据要求要求测量精度达到 1%， 实际测量结果如下 ： 电阻标明阻值（ ） 万用表测量值（） 实际测量值（） 误差 (%) 10 10 9.9 1.0 13 12.91 12.98 0.5 100 98.9 98.2 0.7 1K 0.992K 1001 0.9 1K 0.996K 1004 0.8 10K 9.91K 9.89K 0.2 10K 9.95K 9.91K 0.4 12K 11.88K 11.63 2.0 当待测电阻阻值较大或较小的时候精度降低了， 因为电路板恒流源我们焊接了
8、两次，我们焊接使用的电阻的阻值不精确在一定程度上影响了最后测量的精度 。 七 、 心得 体会 这次做这个东西收获还是挺多的，最开始的显示部分我们尝试了，然后当时恒流源达不到要求，最后测量的精度不够，误差挺大的，然后就没有管显示部分，买零件重新把恒流源给焊接了一次，显示部分就用电压表表头来代替了，收获最多的就是学会了自己查阅资料 来来解决问题，那些个零件根本也都是网上查资料来了解它怎么使用，以及参数等等 。 焊接的时候也要格外的细心，在宿舍焊接不小心就把书桌旁的电脑烧焦了一块，幸好整个过程中人没有伤到。这次学到了很多，感触也有一些，做事耐心跟细心很重要。 小组 成员 ： 周博文 2013221105200097 皮志旺 2013221105200060 7 电子与信息工程系 电子线路课程设计 成绩评定表 专业 ： 班级： 学号： 姓名： 课题名称 设计任务与要求 指导教师评语 建议成绩： 指导教师： 课程小组评定 评定成绩： 课程负责人： 时间： 年 月 日
