1、原始圖紙資料分析

1.1 測量范圍和分辨率

測量范圍和分辨率如上表所示，最小值范圍為2m、分辨率0.0001m；最大值范圍為20k、分辨率1；激勵電流分別為0.1mA、1mA、10mA、100mA、1A和10A；AD測量滿量程范圍分別為20mV、200mV和2V。

2、電路仿真分析

2.1恒流源電路仿真分析PS：current sourcetest

恒流源工作原理如下：采樣電阻Rs對輸出電流進行采樣，然后由運放IC102進行10倍放大，放大信號與1V參考電壓進行比較，并且通過運放IC103進行反饋控制，并驅動TR103以及TR101和TR102使得輸出電流與設置值一致。

由于被測電阻RL可能具有串聯電感，所以利用Ls等效該電感，并且通過D101、D102和R123、R124對電感效應進行去除，以便測得純電阻值。

恒流源電路

第一步：瞬態仿真分析——測試恒流源和測量電壓準確性

瞬態仿真設置

電流和電壓波形

測試數據

上圖分別為電流1A、被測電阻10m串聯電感10mH時的仿真波形和測試數據。電流測試值為1.0003A，電阻RL兩端電壓為10.003mV，誤差優于0.1%。

第二步：直流仿真分析——測試恒流源輸出范圍

直流仿真設置

輸出電流1A——10A：電流線性變化，輸出值與設置值一致

輸出電流0.1mA——100mA：電流線性變化，輸出值與設置值一致

設置值與測試值如下所示，整體誤差優于0.5%。

Im Max_XRange(-I(RS),90m,95m)

** 0.0001 0.000100581819424406**

** 0.001 0.00100034347269684**

** 0.01 0.0100034037604928**

** 0.1 0.100033618509769**

第三步：供電電源仿真分析——電源紋波和穩壓值對測量影響分析

A、電源紋波測試

瞬態仿真設置

參數仿真設置：輸入紋波1uV、1mV

仿真波形：供電電源紋波對測試影響非常嚴重

B、電源穩壓值測試

仿真設置：供電電源分別為4V和8V

仿真波形：幾乎完全重合，供電電源直流電壓影響很小，

但是直流電壓越高功率放大器件的功耗越大，熱噪聲越大

2.2恒壓源電路仿真分析 PS：DCPS test

通過上述分析可得，直流供電電壓源的紋波對測量電壓影響非常嚴重，所以首先對直流供電電源進行穩壓，然后再為恒流源供電。

恒壓源電路工作原理如下：運放IC101通過參考源和采樣電路構成反饋網絡，然后驅動功率輸出器件M1和M2實現高穩定度的直流電壓源。

恒壓源電路

第一步：瞬態仿真分析——測試恒壓源準確性

瞬態仿真設置

仿真波形

上圖分別為瞬態仿真設置和仿真波形，當輸入電壓具有1V紋波時，設置輸出電壓為7V/10A，測試波形如上所示，電流值為10A，電壓值為7V，紋波峰峰值約為7uV。

第二步：直流仿真分析——輸出電流變化時的輸出電壓特性

直流仿真設置：輸出電流分別為10mA、1A和10A

輸出電壓波形：變化值小于7uV

2.3整體電路仿真分析PS：All test

工作原理分析：前級電路由恒壓源構成，以產生高穩定性、低紋波的電壓源；后級由恒流源電路構成，以提供恒定的測試電流。

整體仿真電路：由恒壓源和恒流源構成

瞬態仿真設置

仿真波形

電阻兩端電壓值

上圖分別為仿真設置和仿真波形，設置恒壓源輸出為7V，恒流源為1A，被測電阻為10m；仿真數據與設置一致，電阻兩端電壓值為10.004mV，測量誤差優于0.1%。

電阻2m、激勵電流10A、電壓測量值20.01mV，誤差0.05%

電阻200m、激勵電流1A、電壓測量值200.067mV，誤差優于0.04%

電阻2k、激勵電流1mA、電壓測量值2.0007V，誤差優于0.04%

2.4 AD轉換電路仿真分析 PS：AD test

工作原理分析：AD轉換電路通過改變AD的基準電壓，實現小電壓值的測量，即小電阻測量。

AD仿真電路

瞬態仿真設置

直流仿真設置：Vref=100m、200m

AD輸出波形：當基準電壓Vref=100mV時輸出均為高電平；

當基準電壓Vref=200mV時只有DB11輸出為高電平，其余均為低電平；

當測量小幅值時，同時改變Vref為小幅值，這樣AD的測量精度就能夠保證