电阻—电压转换电路的工作原理分析

1、工作原理分析

图1为电阻—电压转换电路，被识别电阻Rsense通过输入电流IN将电阻转化为电压信号，然后由运放U1进行跟随输出，实现电阻—电压变换；采样电压信号V(Sense)经过差分放大电路将电阻值转换为线性电压信号，电压幅值和偏置分别由偏置电压源VB和电阻值确定。

图1 电阻—电压转换电路

采用0.1mA激励源对被测电阻进行激励，17k—1.7V—0.6V、25k—2.5V—3V，所以(3-0.6)/(2.5-1.7)=2.4/0.8=3，即差分电路放大3倍；当被测电阻为17k时输出电压为0.6V，即偏置电压VB=1.5V，具体电路如图1所示。

第1步：瞬态仿真分析，验证电路功能。图2和图3分别为瞬态仿真设置和被测电阻参数设置，图4为输出电压仿真波形，由仿真结果可得，当被测电阻为17k时输出电压为0.6V，当被测电阻为25k时输出电压为3.0V。

图2 瞬态仿真设置

图3 被测电阻参数仿真设置

图4 输出电压波形

第2步：直流仿真分析——被测电阻与输出电压传输特性。图5为直流仿真设置，被测电阻从17k线性增加至25k，步进为0.1k。图6和图7分别为直流分析仿真波形和具体数据。被测电阻为17k时输出电压0.605V，被测电阻为25k时输出电压2.999V，整体误差优于千分之二；1k电阻对应的电压范围约为0.3V，利用后级AD进行识别。

图5 直流仿真设置

图5.6 输出电压波形

图7 仿真数据

2、 附录——关键仿真器件模型