[发明专利]高精度二维电阻阵列读出电路

权利要求书

1.一种高精度二维电阻阵列读出电路，包括列多路选择器(1)、共用行线和列线的二维电阻阵列(2)、行多路选择器(3)、扫描控制器(4)、被测单元测量电路(5)，所述二维电阻阵列(2)包括分别作为共用行线和共用列线的两组正交线路及按照M×N的二维结构分布的电阻阵列，阵列中的各个电阻单元一端连接相应的行线，另一端连接相应的列线，处于第i行、第j列的电阻单元用R_ij表示，其中i＝1…M，M为行数，j＝1…N，N为列数，电阻单元R_ij的一端与行多路选择器(3)的y_ri端相连接，电阻单元R_ij的另一端与列多路选择器(1)的x_cj端连接，列多路选择器(1)的a_c1、a_c2、…、a_cN端口接基准电压源V_I，列多路选择器(1)的b_c1、b_c2、…、b_cN端口接地，行多路选择器(3)的b_r1、b_r2、…、b_rM端口与被测单元测量电路(5)中运算放大器OPA1的反相输入端相连，行多路选择器(3)的a_r1、a_r2、…、a_rM端口接地，被测单元测量电路(5)包括一个运算放大器OPA1和一个负反馈电阻R_L，负反馈电阻R_L的两端分别连接运算放大器OPA1的反相输入端、输出端，被测单元测量电路(5)中的运算放大器OPA1的同相输入端接地线，扫描控制器(4)输出行、列扫描控制信号，行扫描控制信号控制行多路选择器(3)，列扫描控制信号控制列多路选择器(1)，其特征在于，所述高精度二维电阻阵列读出电路还包括标准电阻行(6)、辅助测量电路(7)，所述标准电阻行(6)包括一行N个电阻值已知的标准电阻，用于接入M×N阻性传感器阵列，得到共用行线和列线的(M+1)×N电阻阵列；所述辅助测量电路(7)包括一个运算放大器OPAs和一个负反馈电阻R_LS，负反馈电阻R_LS的两端分别连接运算放大器OPAs的反相输入端、输出端，所述标准电阻行(6)的行线与辅助测量电路(7)中运算放大器OPAs的反相输入端连接，辅助测量电路(7)中运算放大器OPAs的同相输入端接地。

2.如权利要求1所述的高精度二维电阻阵列读出电路，其特征在于：当前被测电阻单元R_ij，i＝1…M，j＝1…N，的精确测量值采用如下计算方法求得：

步骤1、通过列多路选择器(1)和行多路选择器(3)选择当前被测单元R_ij，测量得到被测单元测量电路(5)的输出电压V_ij为：

V_ij＝V_I×R_L/R_ij； (1)

式中，V_I表示基准电压源的电压值；R_L表示被测单元测量电路(5)中运算放大器OPA1的负反馈电阻值；R_ij表示二维阻性传感阵列第i行第j列的电阻值；

步骤2、同时测量得到辅助测量电路(7)的电压输出V_Sij为：

V_Sij＝V_I×R_Ls/R_sj； (2)

式中，R_LS表示辅助测量电路(7)中运算放大器OPAs的负反馈电阻值；R_Sj表示标准电阻行(6)第j列的电阻值；

步骤3、将式(1)与式(2)相比计算得到当前被测单元R_ij的精确阻值:

R_ij＝(V_Sij×R_sj×R_L)/(R_Ls×V_ij) (4)

其中，V_Sij表示标准电阻行(6)所在的辅助测量电路(7)的输出电压；V_ij表示被测单元测量电路(5)中运算放大器OPA1的输出电压；R_L表示被测单元测量电路(5)中运算放大器OPA1的负反馈电阻值；R_Sj表示标准电阻行(6)第j列的电阻值，R_LS表示辅助测量电路(7)中运算放大器OPAs的负反馈电阻值。