摘要：介绍了校准仪中精密合成电阻的设计。该设计利用精密运算放大器缓冲输入电压，并通过数/模转换器调整施加于标准电阻上电压与电流的比例，从而改变电阻值。通过内置的精密电阻测量电路测算了运放的失调电压，并用数/模转换器自动补偿失调电压，可取得高精度的可编程合成电阻，以满足校准仪中电阻输出的要求。

关键词：合成电阻 自校正 非线性 d/a转换器

在校准仪中经常需要自动输出人们所需的精密电阻值，以取代精密电阻箱、电位器。把电阻箱改成了由继电阻切换可输出所需阻值[1]，但其体积大且串接了继电器接触电阻。用数字电位器通过切换半导体电阻来得到可变的阻址，由于串入较大开关导通电阻且温度稳定性差，无法获得精密电阻值及高分辨率。用运放等构成单口网络，通过编程得到输入电压及电流的比值，即可获得可编程的线性电阻。这种阻抗合成技术可获得很高精度的输出电阻，如wavetek公司的9100型多功校准源[2]就采用了合成电阻。

1 电阻设计

合成电阻的电路原理图如图1所示，由输入运放、d/a轮换器、模拟开关、输出运放及失调调零电路构成。施加于标准电阻一端的输入电压值经过缓冲放大、比例调节后，反馈到标准电阻的另一端，以此来控制输入电流，从而确定输入电阻值。

运算放在器a1接成电阻跟随器形式，输出电压为u10=ui，作为d/a转换器的基准电压。d/a转换器由u1及u2复合而成，均采用电压输出型乘法转换器，使基准电压即使减小到接近零也可得到较好的比例输出。数/模转换器的传输系数k由输入数/模转换器u1、u2的数字信号决定。因此d/a转换器的输出电压为ud/a=kui。由于a2工作于线性放大状态时两输入端嗯位相等，因此a2的反相端电压为kui。模拟开关s1上电流为零，因此连接于通开关的标准电阻下端电压也为kui，合成电阻的输入电流通过标准电阻及模拟开关s2全部流向运放a2的输出端。这样，施加于标准电阻上的电压为ui-kui，电流为ii=(ui-kui)/rs。由于运放a1的同样输入电流为零，则对输入端来讲，可得合成电阻r=ui/ii为：

r=rs/1-k (1)

即标准电阻倍增了1/（1-k）倍，而与模拟开关的导通电阻无关。当k=0时，电阻不变；当k=0.9时，电阻放大10倍。可见，可以通过改变d/a转换器的输入值以调整k值来改变合成电阻值。标准电阻rs通过模拟开关s1、s2选择为10ω、100ω、1kω、10kω，从而可得到输出100ω、1kω、10kω、100kω等连续电阻量程。电路中，运算放大器a1连接成电压跟随器的形式，a2接近单位增益，并接入校正电容，因此呆得到稳定的合成电阻。

在电路中，用两个d/a转换器复合可以合成更高的分辨率。如两片低温漂高稳定性的16位乘法d/a转换器的合成，可以得到20倍以上的分辨率。运放a2构成了同相加法器，同相端的电压为：