电阻隔离测试对绝大多数复杂电阻网络都适用,但应用到极少数电阻值比率极大的电阻网络时就会产生一些问题。如图6, R2/R1=6000,R 3/R1=4000,如果按图5连接来测试电阻 R3时(即图6-(a)连接),设施加电流 It为200μA,则在R3 两端产生8V压降,R2由于被隔离,其两端电压为零,所以在R1两端必然产生8V电压,导致 R2的功耗为 V2/R1=6.4W,这显然是不允许的。如果把HP和LP 位置互换,由于A2不是理想器件,存在一定的失调电压 Vos,即使小到20μV,在R1 上也会产生2μA的电流,使流过R3的电流产生1%的偏差,造成测试精度大大下降。
在这种情况下可以采用一种变形的开尔文连接方式来进行测试,不再使用隔离方法。它仍采用四根线,但根据需要将其中一对或两对F,S线分开接在不同的点上来进行测试。这种方式称为分离开尔文连接方式。本例中三个电阻要进行四次测试才能计算出它们的阻值,四次测试的接法分别见图6中的表,图中1,2,3点为连接点。图6-(b) 接法可直接测出R1的值;图6-(c)可测出 R2与R3的并联值R p;图6-(d)和图6-(e)分别测出阻值R2 ′和R3′。分析可知
R2′/R 3′=R2/R3 ,1/Rp=1/R2+1/ R3;由此可以解出R2 =Rp×(1+R2′/ R3′),R3=R 2×R3′/R2 ′。
在测试中还常常遇到被测电阻的两端都没有测试点,隐藏在电阻网络中的情况,如R-2R网络。这时也需要使用分离开尔文连接来进行测试。
6、 极小值电阻的测量技术
对于极小阻值范围的电阻测量可以采用图7所示电路完成,它可以测量10~ 80mΩ的电阻。通过差分运算放大电路,把被测电阻产生的微弱电压信号放大100倍,因此实际电阻值是测量值要除以100。图中运放UI采用低噪声、高速、精密运放,如OP-37EJ,AD645或MAX400。和高电位施加线(HF)串联的电阻R1是用来匹配电流施加模块的最佳输出负载,R2到R5采用高精度高稳定性的电阻来保证差放电路增益的稳定,这决定了测量的精度和重复性。为了保证精度,对运放的电源电压要求很高,电路的安装位置要尽可能靠近被测电阻,所有探头要尽可能短,C2,C3要尽可能靠近运放。