1、原始圖紙資料分析

1.1 測(cè)量范圍和分辨率

測(cè)量范圍和分辨率如上表所示，最小值范圍為2m、分辨率0.0001m；最大值范圍為20k、分辨率1；激勵(lì)電流分別為0.1mA、1mA、10mA、100mA、1A和10A；AD測(cè)量滿量程范圍分別為20mV、200mV和2V。

2、電路仿真分析

2.1恒流源電路仿真分析PS：current sourcetest

恒流源工作原理如下：采樣電阻Rs對(duì)輸出電流進(jìn)行采樣，然后由運(yùn)放IC102進(jìn)行10倍放大，放大信號(hào)與1V參考電壓進(jìn)行比較，并且通過(guò)運(yùn)放IC103進(jìn)行反饋控制，并驅(qū)動(dòng)TR103以及TR101和TR102使得輸出電流與設(shè)置值一致。

由于被測(cè)電阻RL可能具有串聯(lián)電感，所以利用Ls等效該電感，并且通過(guò)D101、D102和R123、R124對(duì)電感效應(yīng)進(jìn)行去除，以便測(cè)得純電阻值。

恒流源電路

第一步：瞬態(tài)仿真分析——測(cè)試恒流源和測(cè)量電壓準(zhǔn)確性

瞬態(tài)仿真設(shè)置

電流和電壓波形

測(cè)試數(shù)據(jù)

上圖分別為電流1A、被測(cè)電阻10m串聯(lián)電感10mH時(shí)的仿真波形和測(cè)試數(shù)據(jù)。電流測(cè)試值為1.0003A，電阻RL兩端電壓為10.003mV，誤差優(yōu)于0.1%。

第二步：直流仿真分析——測(cè)試恒流源輸出范圍

直流仿真設(shè)置

輸出電流1A——10A：電流線性變化，輸出值與設(shè)置值一致

輸出電流0.1mA——100mA：電流線性變化，輸出值與設(shè)置值一致

設(shè)置值與測(cè)試值如下所示，整體誤差優(yōu)于0.5%。

Im Max_XRange(-I(RS),90m,95m)

** 0.0001 0.000100581819424406**

** 0.001 0.00100034347269684**

** 0.01 0.0100034037604928**

** 0.1 0.100033618509769**

第三步：供電電源仿真分析——電源紋波和穩(wěn)壓值對(duì)測(cè)量影響分析

A、電源紋波測(cè)試

瞬態(tài)仿真設(shè)置

參數(shù)仿真設(shè)置：輸入紋波1uV、1mV

仿真波形：供電電源紋波對(duì)測(cè)試影響非常嚴(yán)重

B、電源穩(wěn)壓值測(cè)試

仿真設(shè)置：供電電源分別為4V和8V

仿真波形：幾乎完全重合，供電電源直流電壓影響很小，

但是直流電壓越高功率放大器件的功耗越大，熱噪聲越大

2.2恒壓源電路仿真分析 PS：DCPS test

通過(guò)上述分析可得，直流供電電壓源的紋波對(duì)測(cè)量電壓影響非常嚴(yán)重，所以首先對(duì)直流供電電源進(jìn)行穩(wěn)壓，然后再為恒流源供電。

恒壓源電路工作原理如下：運(yùn)放IC101通過(guò)參考源和采樣電路構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，然后驅(qū)動(dòng)功率輸出器件M1和M2實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定度的直流電壓源。

恒壓源電路

第一步：瞬態(tài)仿真分析——測(cè)試恒壓源準(zhǔn)確性

瞬態(tài)仿真設(shè)置

仿真波形

上圖分別為瞬態(tài)仿真設(shè)置和仿真波形，當(dāng)輸入電壓具有1V紋波時(shí)，設(shè)置輸出電壓為7V/10A，測(cè)試波形如上所示，電流值為10A，電壓值為7V，紋波峰峰值約為7uV。

第二步：直流仿真分析——輸出電流變化時(shí)的輸出電壓特性

直流仿真設(shè)置：輸出電流分別為10mA、1A和10A

輸出電壓波形：變化值小于7uV

2.3整體電路仿真分析PS：All test

工作原理分析：前級(jí)電路由恒壓源構(gòu)成，以產(chǎn)生高穩(wěn)定性、低紋波的電壓源；后級(jí)由恒流源電路構(gòu)成，以提供恒定的測(cè)試電流。

整體仿真電路：由恒壓源和恒流源構(gòu)成

瞬態(tài)仿真設(shè)置

仿真波形

電阻兩端電壓值

上圖分別為仿真設(shè)置和仿真波形，設(shè)置恒壓源輸出為7V，恒流源為1A，被測(cè)電阻為10m；仿真數(shù)據(jù)與設(shè)置一致，電阻兩端電壓值為10.004mV，測(cè)量誤差優(yōu)于0.1%。

電阻2m、激勵(lì)電流10A、電壓測(cè)量值20.01mV，誤差0.05%

電阻200m、激勵(lì)電流1A、電壓測(cè)量值200.067mV，誤差優(yōu)于0.04%

電阻2k、激勵(lì)電流1mA、電壓測(cè)量值2.0007V，誤差優(yōu)于0.04%

2.4 AD轉(zhuǎn)換電路仿真分析 PS：AD test

工作原理分析：AD轉(zhuǎn)換電路通過(guò)改變AD的基準(zhǔn)電壓，實(shí)現(xiàn)小電壓值的測(cè)量，即小電阻測(cè)量。

AD仿真電路

瞬態(tài)仿真設(shè)置

直流仿真設(shè)置：Vref=100m、200m

AD輸出波形：當(dāng)基準(zhǔn)電壓Vref=100mV時(shí)輸出均為高電平；

當(dāng)基準(zhǔn)電壓Vref=200mV時(shí)只有DB11輸出為高電平，其余均為低電平；

當(dāng)測(cè)量小幅值時(shí)，同時(shí)改變Vref為小幅值，這樣AD的測(cè)量精度就能夠保證