万用表电阻为Rx,电压丈量端S1、S2通过短路线接至Hi-Lo端。数字万用表实践丈量到的电阻值包含被测电阻Rx及馈线。当丈量的电阻阻值较小时,馈线电阻发生的差错就不容忽视。
四线丈量是将恒流源电流流入被测电阻R的两根电流线和数字万用表电压丈量端的两根电压线分脱离,使得数字万用表丈量端的电压不再是恒流源两头的直接电压,如下图所示。
从图中可以精确的看出,四线丈量法比一般的丈量法多了两根馈线,断开了电压丈量端与恒流源两头连线。因为电压丈量端与恒流源端断开,恒流源与被测电阻Rx、馈线构成一个回路。送至电压丈量端的电压只要Rx两头的电压,馈线电压没有送至电压丈量端。因而,馈线对丈量成果没有影响。馈线对丈量有影响,但影响很小,因为数字万用表的输入阻抗(M级)远大于馈线电阻(级),所以,四线丈量法丈量小电阻的精确度很高。不过,四线丈量中的恒流源电流的精确度最重要。主张选用外加的更安稳的恒流源电流;应留意的是,外加的恒流源电流的巨细要与数字万用表恒流源电流的巨细持平。咱们选用的外加的恒流源电流由高精密基准电压源MAX6250、运放及扩流复合管组成,如下图所示。电压源MAX6250的温漂2ppm/℃,时漂Vout/t=20ppm/1000h。
馈线电阻补偿法一般会用三线制接法,被测电阻与接地的线相接。原理如下图所示。
恒流源电流I通过馈线的输入端。若两运放的增益都为1,其输出电压V1和V2为:
从上式可知,馈线电阻上的附加电压加到A3的输入端,通过求差而消除,输出电压仅与被测电阻有关,且成线性关系。不论被测电阻巨细怎么,差错都能彻底补偿。
在这种馈线电阻补偿法丈量小电阻电路中,丈量精确度首要依据恒流源电流I的精确度和馈线电阻RL的巨细是否持平。电路中的运放可选用四通用单运放(LM324)。当用此法丈量阻值小于0.5的电阻时,应保证RL彻底持平(留意馈线资料,长短及焊点的巨细)。
比较分四组进行:①用一般数字万用表丈量;②用四线丈量(借助于数字万用表自身的恒流源电流);③用四线丈量(用外加的恒流源电流);④馈线补偿丈量。
如下图所示对丈量成果的比较可以精确的看出关于100的电阻,一般数字万用表的丈量相对差错在2%左右,跟着电阻值变小,未通过改善的数字电源万用表的丈量差错渐渐的变大,问题大多是馈线电阻的影响;通过处理的数字表,丈量5电阻的相对差错在2%以下,但受恒流源电流自身安稳度的影响,②、③丈量成果的精确度也不一样;而馈线补偿法丈量差错最小,不论馈线的相对差错都低于10%。