9.电阻线性电压转换电路[通俗易懂]

全栈程序员-站长 • 2022年5月8日下午11:40 • 未分类 • 阅读 88

9.电阻线性电压转换电路[通俗易懂]电阻线性电压转换电路在电子设计中，电阻值的测量是非常重要的。比如在薄膜压力传感器中需要对电阻值进行测量，利用PT100测温度的时候需要测量其电阻。1.电阻分压测量方法在测量电阻的时候通常都是转换为电压测量，串联一个已知电阻，测量两个电阻之间的电压，利用分压公式得到电阻值。显然这个电路中，输出电压为：式中，为串联分压的电阻，为参考电压。令为10K，为5V，利用MATLAB画出U-R曲线，如图：从曲线可以看出，U与R不成线性关系，计算复杂。并且R的测量精度在不同值

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在电子设计中，电阻值的测量是非常重要的。比如在薄膜压力传感器中需要对电阻值进行测量，利用PT100测温度的时候需要测量其电阻。

1.电阻分压测量方法

在测量电阻的时候通常都是转换为电压测量，串联一个已知电阻，测量两个电阻之间的电压，利用分压公式得到电阻值。

9.电阻线性电压转换电路[通俗易懂]

显然这个电路中，输出电压为：

9.电阻线性电压转换电路[通俗易懂]

式中，为串联分压的电阻，为参考电压。

令为10K，为5V，利用MATLAB画出U-R曲线，如图：

9.电阻线性电压转换电路[通俗易懂]

从曲线可以看出，U与R不成线性关系，计算复杂。并且R的测量精度在不同值的时候不一致，导致整体的测量精度不高。

2.线性转换电路

直接给出电路再分析吧。

9.电阻线性电压转换电路[通俗易懂]

U1为电压跟随器，U2为恒流控制电路，U3为差分比例运算电路。

U1为将两个电阻R1、R2分得的电压，缓冲后输出到Ua 。

9.电阻线性电压转换电路[通俗易懂]

U2为恒流控制器，流过R3和R8的电流相等，即：

9.电阻线性电压转换电路[通俗易懂]

9.电阻线性电压转换电路[通俗易懂]

R8两端的电压为：

9.电阻线性电压转换电路[通俗易懂]

U3为差分比例运算电路，其中，， 9.电阻线性电压转换电路[通俗易懂] ，则

9.电阻线性电压转换电路[通俗易懂]

上述可得：

9.电阻线性电压转换电路[通俗易懂]

故输出电压Uout和R8 成正比，将R8设为需要测量的电阻值。

根据需要测量的电阻值范围和电路电源，可以得到最合适的电阻参数。

3.测试

例如，希望测量电阻范围为0-250欧姆，利用LM324运放得到如下电路。

9.电阻线性电压转换电路[通俗易懂]

电路中U1A的同相输入电压为2V，R3的电流为2ma，R8的电流为2ma，电源为5V，可以测量的范围是0-250欧姆。

（注：由于LM324不是轨到轨运放，所以其实际输出到不了电源5V，可以提升其供电电压以实现最大5V输出）

R8为150欧姆时，乘以2ma，理论输出为3V，实际3.0257V。

9.电阻线性电压转换电路[通俗易懂]

R8为200欧姆时，乘以2ma，理论输出为4V，实际4.02314V。

9.电阻线性电压转换电路[通俗易懂]

通过以上说明，电阻线性转换电路是可以正常工作的，需要根据需要进行设计。

4.展望

有时，可能电阻的阻值不是从0开始，比如测量范围为1k-2k欧姆，如果利用上面的电路，可能就会浪费一部分测量范围，如果将1k-2k对应0-5V输出，会提高提高一倍的测量精度。

在后面再加一级差分比例运算放大电路，即可完成偏置的调节

9.电阻线性电压转换电路[通俗易懂]

令， 9.电阻线性电压转换电路[通俗易懂] ，最终输出电压为：

9.电阻线性电压转换电路[通俗易懂]

推导可得：

9.电阻线性电压转换电路[通俗易懂]

只要选择合适的电阻值，即可完成偏置的设置。

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