[发明专利]一种有源的可变电阻器

说明书

本发明公开了一种有源的可变电阻器，该可变电阻器通过上位机输入设定的电阻值，上位机再将该阻值传送至单片机MCU处理，单片机MCU根据设定的电阻值和端口电压确定MOS管的通断位置和数量，并且控制VCVS电压模拟小阻值电阻。MCU检测电流和电压的变化得到整个电路阻值变化，通过MCU内置的增量式PI算法控制MOS管或者VCVS电压，实现了电阻的温度补偿并且可以减小其他附加误差。本发明可以方便地读取和调节电阻值，避免了机械结构，缩小了体积，并且具有一定的稳定性，在电路设计领域有广泛的前景。

技术领域

本发明涉及电路设计领域，具体为一种有源的可变电阻器。

背景技术

传统电阻箱通过旋转旋钮调整不同倍数的的电阻旋钮，达到切换不同阻值的目的，这一类变阻箱常用作教具展示使用，改变阻值较为灵活，但是体积较大，需要手动改变阻值，不利于集成，阻值切换需要人工操作，并且有机械触点，使用一段时间后容易出现阻值较大的接触电阻。传统电阻箱在工作一段时间后会逐渐升温，导致电阻阻值改变，但是对于这类型范围稍大的电阻器来讲，用传统的自补偿法和桥路补偿法会提高复杂程度并且增加成本。目前在常见的电路板中，可变电阻常用的是电位器，它由电阻体和滑动系统构成，常需使用螺丝刀扭动电位器螺母达到变阻的目的。在集成电路设计中，为了缩小体积就必须避开机械结构，且集成电路板是一个精密的系统，集成电路板在上电运行过程中变阻器阻值必须精确可知。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的缺点而提供一种可以通过单片机MCU编程控制的有源的可变电阻器，该发明体积小，无机械结构，便于集成，可以实现对变阻器阻值的精确控制，可根据需要改变阻值，变阻范围大精度高，电阻精度可达10^-3Ω，并且通过自动控制原理实现了电阻阻值的温度补偿。

为解决本发明的技术问题采用如下技术方案。

一种有源的可变电阻器，通过上位机设定需要的电阻，上位机再将该阻值传送至单片机MCU处理，通过单片机MCU控制MOS管的通断达到接入不同整数值电阻，通过单片机MCU控制电压控制的电压源VCVS的电压模拟低于1Ω阻值，电压检测元件和电流检测元件通过A/D转换器使单片机MCU获取当前电阻端口电压值和电流值，进而得到当前电路的整体等效电阻值，通过MCU内置过增量式PI算法控制电压控制的电压源VCVS的电压使其阻值发生变化，从而使当前电路的整体等效电阻值趋近上位机设定需要的电阻。

其电路为：包括第1脚、第2脚、第3脚和第4脚，第1脚和第4脚之间接电压检测元件，电压检测元件连接A/D转换器再接入单片机MCU；第1脚和第2脚之间接与MOS管并联的电阻构成的电阻网络，MOS管的栅极全部接单片MCU；第2脚和第3脚之间接电流检测元件，电流检测元件连接A/D转换器再接入单片机MCU；第3脚和第4脚之间接充当电阻的电压控制的电压源VCVS，通过MCU内置过增量式PI算法控制电压控制的电压源VCVS的电压使其阻值发生变化，从而使当前电路的整体等效电阻值趋近上位机设定需要的电阻；第1脚和第4脚接外部电路。

所述电阻网络由n个单元串联而成，每个单元由电阻与MOS管并联组成，电阻阻值进行二进制编码，通过MOS管的开关作用可以组合不同阻值的电阻接入电路，进而可以组合得到所有整数值电阻，电阻阻值逐个为2ⁿΩ，（n=0,1,2……n）；