Explication détaillée du principe, de la conception et de l'application du circuit de mesure de résistance de haute précision

Avec le développement continu de la technologie électronique, de haute précisionrésistanceLa mesure joue un rôle important dans la recherche scientifique, les tests industriels et la fabrication électronique. Une mesure précise de la résistance garantit non seulement le fonctionnement normal du circuit, mais améliore également la fiabilité et les performances du produit. Cet article se concentrera sur le circuit de mesure de résistance de haute précision et présentera en détail ses principes de base, ses points de conception clés et ses applications pratiques pour aider les lecteurs à comprendre et à maîtriser pleinement la technologie associée.

Les mesures de résistance de haute précision sont généralement basées sur la loi d'Ohm, qui calcule la résistance en mesurant la tension aux bornes d'une résistance et le courant qui la traverse. Afin d'améliorer la précision des mesures, les méthodes couramment utilisées incluent la méthode de mesure à quatre fils (méthode de mesure Kelvin) et l'alimentation par source de courant constant pour éviter les erreurs causées par la résistance du fil et la résistance de contact. Dans le même temps, l’utilisation de dispositifs d’échantillonnage de tension et de courant de haute précision est la clé pour garantir l’exactitude des résultats de mesure.

La méthode de mesure traditionnelle à deux fils est facilement affectée par la résistance du fil, en particulier lors de la mesure de faibles valeurs de résistance, l'erreur est plus importante. La méthode de mesure à quatre fils sépare la boucle de courant et la boucle de mesure de tension, éliminant l'influence des fils conducteurs et de la résistance de contact, améliorant considérablement la précision des mesures, et constitue une solution standard pour la conception de circuits de mesure de résistance de haute précision.

Une source de courant constant stable et précise constitue le cœur d’un circuit de mesure de résistance de haute précision. La source de courant constant peut fournir un courant stable pour garantir que la tension aux bornes de la résistance est proportionnelle à la valeur de la résistance. La linéarité, les caractéristiques de dérive en température et la stabilité du courant de la source de courant doivent être prises en compte lors de la conception. Les solutions couramment utilisées incluent une source de courant constant composée d'un ampli opérationnel + transistor ou d'une puce de source de courant constant dédiée.

Un échantillonnage précis de la tension aux bornes de la résistance affecte directement les résultats de mesure. L'utilisation de convertisseurs analogique-numérique (CAN) à faible bruit et haute résolution et d'amplificateurs tampons à haute impédance d'entrée contribue à améliorer la précision des mesures de tension. De plus, une conception raisonnable de filtrage et de blindage peut réduire efficacement les interférences environnementales.

La valeur de la résistance changera avec la température. Pour garantir la précision de la mesure, l'effet de la température doit être compensé. Les méthodes courantes incluent l'utilisation de capteurs de température pour surveiller la température ambiante en temps réel et la correction des résultats de mesure via des algorithmes logiciels ou des circuits matériels, ou l'utilisation de résistances de précision avec des coefficients de température extrêmement bas comme référence.

Dans les applications pratiques, les interférences électromagnétiques et le bruit affecteront la précision des mesures. Les circuits de mesure de résistance de haute précision doivent adopter un bon filtrage de l'alimentation électrique, une conception de mise à la terre raisonnable et des mesures de blindage pour réduire l'impact des signaux d'interférence. De plus, la technologie de mesure différentielle peut également supprimer efficacement les interférences de mode commun.

Afin de garantir la stabilité à long terme du système de mesure, un étalonnage régulier est une étape essentielle. En utilisant des résistances étalons pour l'étalonnage, combinées à une analyse des erreurs, les erreurs systématiques et les erreurs aléatoires dans le système peuvent être identifiées et corrigées, et la fiabilité et la répétabilité des mesures peuvent être améliorées.

Les circuits de mesure de résistance de haute précision sont largement utilisés dans de nombreux domaines tels que les tests de résistance interne des batteries, l'étalonnage des capteurs, la fabrication d'instruments de précision et la recherche sur les performances des matériaux. Différentes applications ont des exigences différentes en matière de plage de mesure et de précision, et les paramètres doivent être optimisés en fonction des besoins spécifiques lors de la conception.

Le circuit de mesure de résistance de haute précision constitue une partie importante du domaine de la mesure électronique. Sa conception implique de nombreux aspects techniques clés tels que la méthode de mesure à quatre fils, la conception d'une source de courant constant, l'échantillonnage de tension de haute précision, la compensation de température et l'anti-interférence. Grâce à une conception de circuit raisonnable et à un étalonnage du système, une mesure de résistance de haute précision, stable et fiable peut être obtenue pour répondre aux divers besoins de la recherche scientifique et de la production industrielle. À l'avenir, avec l'amélioration de la technologie de mesure et de l'intégration des puces, les circuits de mesure de résistance de haute précision deviendront plus intelligents et plus pratiques, poussant la technologie de mesure électronique à un niveau supérieur.