1、引言
數(shù)字萬用表測量電阻是通過測量恒流源電流I流過被測電阻RX所產(chǎn)生的電壓Vx實現(xiàn)的。通過對Vx數(shù)字化及小數(shù)點移位便可得到Rx的數(shù)字化值。原理框圖如圖1:
圖1
測試時,恒流源電流I通過Hi-Lo端和測量線饋送至被測電阻Rx,電壓測量端S1、S2通過短路線接至Hi-Lo端。數(shù)字萬用表實際測量到的電阻值包括被測電阻Rx及饋線電阻RL1和RL2。當測量的電阻阻值較小時,饋線電阻產(chǎn)生的誤差就不容忽視。如何用現(xiàn)有的數(shù)字萬用表精確測量阻值很小的電阻是工程技術(shù)人員經(jīng)常遇到的問題。
2、四線測量
四線測量是將恒流源電流流入被測電阻R的兩根電流線和數(shù)字萬用表電壓測量端的兩根電壓線分離開,使得數(shù)字萬用表測量端的電壓不再是恒流源兩端的直接電壓,如圖2所示。
圖2
從圖中可以看出,四線測量法比通常的測量法多了兩根饋線,斷開了電壓測量端與恒流源兩端連線。由于電壓測量端與恒流源端斷開,恒流源與被測電阻Rx、饋線RL1、RL2構(gòu)成一個回路。送至電壓測量端的電壓只有Rx兩端的電壓,饋線RL1、RL2電壓沒有送至電壓測量端。因此,饋線電阻RL1和RL2對測量結(jié)果沒有影響。饋線電阻RL3和RL4對測量有影響,但影響很小,由于數(shù)字萬用表的輸入阻抗(MΩ級)遠大于饋線電阻(Ω級),所以,四線測量法測量小電阻的準確度很高。不過,四線測量中的恒流源電流的精確度非常關(guān)鍵。建議采用外加的更穩(wěn)定的恒流源電流;應(yīng)注意的是,外加的恒流源電流的大小要與數(shù)字萬用表恒流源電流的大小相等。我們采用的外加的恒流源電流由高精密基準電壓源MAX6250、運放及擴流復(fù)合管組成,如圖3所示。電壓源MAX6250的溫漂≤2ppm/℃,時漂ΔVout/t=20ppm/1000h。
圖3
I取800μA~1mA,R是極低溫漂線繞電阻(若取I=1mA,R=5kΩ),這時I的溫漂和時漂相當于MAX6250的水平。
3、饋線電阻補償
饋線電阻補償法通常采用三線制接法,被測電阻與接地的線相接。原理如圖4所示。
圖4
恒流源電流I通過饋線2流入被測電阻,饋線1接地,饋線2和3分別接運放A1和A2的輸入端。若兩運放的增益都為1,其輸出電壓V1和V2為: