如何突破程控电阻的阻值范围限制

Word如何突破程控电阻的阻值范围限制程控电阻

程控电阻(Prog（ram）mableresistor)，即阻值可以通过程序进行设置的（电阻器）。在电路中的特性与普通的电阻器件一致，区别仅在于阻值可以随时通过程序改变。在实际应用中，其它类型的可以改变阻值的电阻器件还有很多种，如滑动变阻器、电阻箱等。但是程控电阻普遍具有精度高、阻值范围大、阻值调整快的优点，在（传感器）（仿真）、（信号）调理等应用中是不可替代的仪器类型。

此外，在很多板级电路中还存在一种（集成电路）形式的（数字电位器），也可以在一定精度范围内实现类似程控电阻的功能，这里暂不做进一步分析。

虽然程控电阻的种类较多，但是每一种具体产品都有其适用的场景，在少数情况下，如果电阻通道的可用阻值上限或下限不适合，一般有3种方法可以突破产品自身的限制：

换用更匹配的产品

按需订制产品

也可以在一定条件下，不改变现有产品，通过技术手段弥补不足

请注意本文的讨论对象是以（Pi）ckering的标准精度产品如40-290,40-295等产品系列，不包含高精度产品系列。

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程控电阻阻值的上限

程控电阻的经典电路结构如图所示：

一般情况下，电阻链中的每个电阻器的阻值按倍增排列，通过与各电阻器并联的开关通断的组合，可以组合输出各种阻值。

例如，一个包含3个电阻器的电阻链，每个电阻器的阻值分别为1,2,4欧姆。则整个电阻链可以通过开关状态的组合形成0~7欧姆，步进为1欧姆的8种阻值。

如果在上面的电阻链中再增加一个8欧姆电阻器和开关，构成4位的电阻链，则全链的输出电阻值上限可以达到15欧姆，同理类推可以构成更长的电阻链，获得更大的阻值范围。

在实际的产品中，电阻链中还有一个附加的偏置电阻器，可以形成阻值的整体偏移。

因而整个电阻链可以输出的阻值点由以下参数共同决定：

Roffset：偏置电阻

R1~Rn：每位的定值电阻，Rm=2*Rm-1

RRL：继电器触点的导通电阻，大部分场景中可忽略

在忽略继电器电阻的情况下，

输出阻值Rout=Roffset+(R1~Rn组合)，组合可构成0，R1，2*R1，3*R1，……

最大阻值Rmax=Roffset+R1*(2n-1)

最小阻值Rmin=Roffset

分辨力Rresolu（ti）on=R1

对于大部分现有货架产品，Roffset=0，R1=1欧姆。根据以上公式可简单获得：

8位电阻通道阻值范围是0~255欧姆

16位可输出0~65,535欧姆(64K-1)

24位可输出16,777,215欧姆(16M-1)

分辨力均为1欧姆

(上图Roffset=0时输出阻值为252欧姆)

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程控电阻阻值的下限

大部分程控电阻产品所标称的输出阻值下限为0欧姆，但受到继电器导通电阻，电路结构，板卡内部线路电阻，以及环境因素的共同作用，其能够实际输出的电阻下限是不确定的。一般认为，8位/12位/16位/24位产品实际输出阻值的下限(设置输出为0时)，典型值分别为1欧姆/1.5Ω/2欧姆/3欧姆，实测各自在50%~200%范围内都是允许的。例如24位产品设置输出0欧姆，实际输出1~6欧姆均属于合格。

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突破货架产品阻值边界的方法

对于标准精度产品，有若干种突破通道阻值上限的方法，这里简要概括：

1.最简单的方法，如果所需的阻值上限R≤2*Rmax，即所需阻值≤2倍单个通道的最大电阻，可以将2个输出通道串联即可。

2.如果所需的分辨力较低，输出阻值上限要求较高，可以订制产品，调整分辨力(即调整阻值的步长)增大的倍数，相应的阻值范围也会提高相应的倍数。例如，订制分辨力10欧姆的产品，可以把24位输出通道的上限从16M欧姆提高到160M欧姆。这种方式需要提前与Pickering确认是否能够采购到合适的电阻器件完成订制，以及当输出电阻高到一定程度后，如100M欧姆~1G欧姆甚至更高，（PCB）自身的绝缘性能也会产生比较明显的影响，所以阻值上限不能无限提高。

(上图调整电阻器阻值后，分辨力从1变成10欧姆，

最大阻值从255变成2550欧姆)

3.如果所需的阻值上限高，但是调整范围不大，可以考虑在标准产品之上订制安装一定的偏置电阻。例如，需要在2.4M欧姆~2.45M欧姆范围内调节，可以在40-295-121-10/16(10通道0~65K欧姆)基础上，增加2.4M欧姆偏置电阻，构成2.4M~2.465M欧姆的产品。该方案相比于采用24位(16M欧姆)通道的方案，单个模块的通道密度更高。(10vs6)

标准产品的通道阻值下限一般不用过多考虑，一则因为标准精度产品在低阻值端误差较大，一般不用于做高精度的测试。二则输出准确的低阻值不仅需要产品本身性能，还需要考虑