小电阻测量仿真.doc

山东科技大学电工电子实验教学中心 创新性实验研究报告 2015-2016 学年 第 2 学期山东科技大学电工电子实验教学中心创新性实验研究报告实验项目名称小电阻测量仿真组长姓名 王玲 学号 201301100527 联系电话成员姓名 袁琼芝 学号 201301100531 成员姓名 赵丽萍 学号 201301100535 成员姓名 范遵涛 学号 201301100507 成员姓名 刘立波 学号 201301100520 专 业 电气工程及其自动化 班级 2013-1 指导教师及职称 吕常智 副教授 2016年 7 月18 日一、实验摘要在电气测量中，电阻是重要的参数之一，而普通的测量方法只能测量普通大小的电阻，无法测量小电阻和大电阻。因此，用馈线电阻补偿法精确测量小电阻，用软件multisim进行仿真，并给出了仿真结果。二、实验目的1、测量小电阻2、用软件multisim进行仿真，进一步熟悉仿真软件3、了解测量小电阻的方法及其原理三、实验场地及仪器、设备和材料：1、计算机一台2、仿真软件multisim四、实验内容1、 实验原理馈线电阻补偿法通常采用三线制接法，被测的电阻与接地线相接，原理图如图所示：恒流源电流I通过馈线2流入被测电阻，馈线1 接地，馈线2和馈线3分别接运放A1和A2的输入端。若两运放的增益都为1，其输出电压V1和V2为： V1=I(Rx+2RL) V2=I(Rx+RL)差动放大器的输出电压V0为： V0=-V1R/R+V2(1+R/R)=-V1+2V2=2I(Rx+RL)-I(Rx+2RL)=1-Rx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。不管被测电阻大小如何，误差都能完全补偿。在这种馈线电阻补偿法测量小电阻电路中，测量精确度主要取决于恒流源电流I的精确度和馈线电阻RL的大小是否相等。电路中的运放可选用四通用单电源运放（LM324）。当用此法测量阻值小于0.5的电阻时，应确保RL完全相等（注意馈线材料，长短及焊点的大小）。2、实验内容仿真需要电流为I的一个恒流源，因为我们没有恒流源的实物，所以做了一个恒流源模块，如图所示： LM317介绍：LM317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。LM317 的输出电压范围是1.2V至37V，负载电流最大为1.5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。通常 LM317 不需要外接电容，除非输入滤波电容到 LM317 输入端的连线超过 6 英寸（约 15 厘米）。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。LM317能够有许多特殊的用法。比如 把调整端悬浮到一个较高的电压上，可以用来调节高达数百伏的电压，只要输入输出压差不超过LM317的极限就行。当然还要避免输出端短路。还可以把调整端接到一个可编程电压上，实现可编程的电源输出。仿真如图所示：电压表读数如图所示： 3、实验步骤1）建立工程存放文件夹2）打开软件multisim3）保存工程文件4）放置元件5）按照原理图进行连线6）进行仿真7）观察电压表读数8）由计算公式计算出电阻值9）计算值与实际值进行比较，进行误差分析五、实验结果与分析由仿真结果知：U=100.028UV，我们给定的恒流源的电流I=1mA，由计算公式R=U/I可计算待测电阻值为： R=U/I=100.028UV / 1MA=0.100028待测电阻实际值为0.1欧姆，则绝对误差：0.100028-0.1=0.000028 （欧姆） 相对误差：（0.000028/0.1）100%=0.028% 误差远远小于待测电阻值，故可忽略不计，由计算结果可以看出，馈线电阻法测量小电阻理论上是可行的，而且其准确性也是非常高的。误差来源可能有接触电阻等不确定因素。 3、 关键点：馈线电阻法测小电