一种电阻测量装置的制作方法

本发明涉及电阻测量领域，具体涉及一种电阻测量装置。

背景技术：

1、在集成芯片的制造设备光刻机里面涉及复杂的光学变换系统，其中镜面的支撑结构需要非常稳定的温度环境，使其形变满足设计需求。此处，需要使其极高稳定的温度场，首要任务是对温度进行高精度的测量。由于此处需要的温度测量要求极高，无噪声分辨率需要做到0.1ppm级别，常规的温度测量在50.0ppm至10000.0ppm级别，根本无法达到高精度所需要求，虽然国外有类似级别的测量温度设备，但体积较大，通道数少，同时对我们国家实施禁运。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种电阻测量装置，基于电流倒相的比例式测量模式，配合超低噪声仪表放大器，通过精密数据采集和单片机运算后，使其等效温度达到高精度的无噪声分辨率，满足了某型光刻机研发需求。

2、本发明采取如下技术方案实现上述目的，一种电阻测量装置，包括：

3、恒流源模块、参考电阻、信号调理模块、adc采集模块以及控制模块，所述恒流源为参考电阻以及被测电阻提供电源，信号调理模块将选择的参考电阻的电压信号以及被测电阻的电压信号进行调理，adc采集模块采集调理后的电压信号，并将采集的信号数据发送至控制模块，控制模块对信号数据进行处理，获得参考电阻的第一电压数据值以及被测电阻的第一电压数据值；

4、然后控制模块控制恒流源模块电流倒相切换，切换后信号调理模块将重新选择的参考电阻的电压信号以及被测电阻的电压信号进行调理，同时控制模块控制adc采集模块进行信号采集，获得参考电阻的第二电压数据值以及被测电阻的第二电压数据值；

5、控制模块根据参考电阻的第一电压数据值、第二电压数据值以及被测电阻的第一电压数据值、第二电压数据值计算出被测电阻的阻值。

6、进一步的是，所述信号调理模块包括初级低噪放大单元与次级放大单元，所述初级低噪放大单元包括第一低噪复合放大电路、第二低噪复合放大电路以及屏蔽保护电路，所述次级放大单元包括差分放大电路；

7、所述第一低噪复合放大电路与第二低噪复合放大电路通过低噪声场效应对管构建的差分输入级配合运算放大器实现低噪复合放大；

8、所述屏蔽保护电路通过运算放大器对输入信号的防护处理；

9、所述差分放大电路通过运算放大器对输入信号进行差模放大。

10、进一步的是，所述第一低噪复合放大电路包括第一场效应管u2a、第二场效应管u2b、第一恒流源i1、第二恒流源i2、第三恒流源i3、第五运算放大器u1，第一输入信号v1输入至第一场效应管u2a的栅极3，第一场效应管u2a的源级1与第三恒流源i3连接，第一场效应管u2a的漏极2分别与第一恒流源i1以及第五运算放大器u1的同相输入端3连接；

11、第二场效应管u2b的栅极6与第五运算放大器u1的输出端6连接，第二场效应管u2b的源级4与第三恒流源i3连接，第二场效应管u2b的漏极5分别与第二恒流源i2以及第五运算放大器u1的反相输入端2连接，第五运算放大器u1的输出端6与第五运算放大器u1的反相输入端2连接。

12、进一步的是，所述第二低噪复合放大电路包括第三场效应管u6a、第四场效应管u6b、第七运算放大器u5、第四恒流源i4、第五恒流源i5、第六恒流源i6，第二输入信号v2输入至第三场效应管u6a的栅极3，第三场效应管u6a的源级1与第六恒流源i6连接，第三场效应管u6a的漏极2分别与第四恒流源i4以及第七运算放大器u5的同相输入端3连接；

13、第四场效应管u6b的栅极6与第七运算放大器u5的输出端6连接，第四场效应管u6b的源级4与第六恒流源i6连接，第四场效应管u6b的漏极5分别与第五恒流源i5以及第七运算放大器u5的反相输入端2连接，第七运算放大器u5的反相输入端2与第七运算放大器u5的输出端6连接。

14、进一步的是，所述屏蔽保护电路包括第八电阻r4、第九电阻r6、第十电阻r7、第二电容c2、第六运算放大器u4，第六运算放大器u4的输出端6通过第九电阻r6接地，第六运算放大器u4的输出端6通过第九电阻r6以及第八电阻r4与第六运算放大器u4的反相输入端2连接，第六运算放大器u4的输出端6与反相输入端2之间连接有第二电容c2，第六运算放大器u4的同相输入端3通过第十电阻r7分别与第五运算放大器u1的输出端6以及第七运算放大器u5的输出端6连接。

15、进一步的是，所述初级低噪放大单元还包括第十一电阻ra1、第十二电阻rb1、第十三电阻rc1、第十四电阻rd1，所述第十一电阻ra1、第十二电阻rb1、第十三电阻rc1、第十四电阻rd1串联在第五运算放大器u1的输出端6与第七运算放大器u5的输出端6之间，并与第一低噪复合放大电路以及第二低噪复合放大电路实现低噪仪表放大，放大倍数计算公式如下：

16、g为放大倍数。

17、进一步的是，所述差分放大电路包括第十五电阻r2、第十六电阻r3、第十七电阻r8、第十八电阻r9、第三电容c3、第四运算放大器u3，第十五电阻r2的一端与第五运算放大器u1的输出端6连接，第十五电阻r2的另一端分别与第十六电阻r3的一端以及第四运算放大器u3的同相输入端3连接，第十六电阻r3的另一端接地，第十七电阻r8的一端与第七运算放大器u5的输出端6连接，第十七电阻r8的另一端分别与第四运算放大器u3的反相输入端2以及第十八电阻r9的一端连接，第十八电阻r9的另一端与第四运算放大器u3的输出端6连接，第四运算放大器u3的输出端6与反相输入端2之间连接有第三电容c3，第四运算放大器u3的输出端6输出的信号输出至adc采集模块。

18、进一步的是，所述第一低噪复合放大电路还包括第一双向稳压二极管d1，所述第一双向稳压二极管d1由两个阴极对接的稳压二极管组成，第一双向稳压二极管d1的一个阳极与第一场效应管u2a的栅极3连接，第一双向稳压二极管d1的另一个阳极接地；

19、所述第二低噪复合放大电路还包括第二双向稳压二极管d3，所述第二双向稳压二极管d3由两个阴极对接的稳压二极管组成，第二双向稳压二极管d3的一个阳极与第三场效应管u6a的栅极3连接，第二双向稳压二极管d3的另一个阳极接地。

20、进一步的是，所述恒流源模块包括第一运算放大器u10、第二运算放大器u11、第三运算放大器u8、第一电阻r39、第二电阻r35、第三电阻rb2、第四电阻r40、第五电阻r41、第六电阻r36、第七电阻r37，输入电压通过第七电阻r37与第一运算放大器u10的同相输入端3连接，第一运算放大器u10的反相输入端2通过第一电阻r39与第一运算放大器u10的输出端6连接，第一运算放大器u10的输出端6通过第一电阻r39与第二运算放大器u11的同相输入端3连接；

21、第二运算放大器u11的同相输入端3通过第二电阻r35与第三运算放大器u8的输出端6连接，第二运算放大器u11的反相输入端2通过第三电阻rb2接地，第二运算放大器u11的输出端6通过第四电阻r40与第二运算放大器u11的反相输入端2连接，第三运算放大器u8的输出端6与第三运算放大器u8的反相输入端2连接，第三运算放大器u8的同相输入端3通过第六电阻r36与第二运算放大器u11的输出端6连接；

22、第二运算放大器u11的输出端6还通过第五电阻r41与双刀双掷开关的第一输入端5连接，双刀双掷开关的第一输入端5对应第一输出端4与第二输出端6，双刀双掷开关的第二输入端8对应第三输出端7与第四输出端9，第一输出端4通过电阻rc4与电阻rx2与第四输出端9连接，第一输出端4还与第三输出端7连接，第二输出端6与第四输出端9连接，第二输入端8接地。

23、进一步的是，所述恒流源模块还包括稳压二极管d6与第一电容c20，稳压二极管d6的阴极与输入电压端连接，阳极接地，第一电容c20的一端与输入电压端连接，第一电容c20的另一端接地。

24、进一步的是，所述adc采集模块使用的adc芯片为ad7177-2。

25、本发明的有益效果为：

26、本发明恒流源为可变倒相恒流源，采用悬浮的低噪声线性电源进行供电，通过全差分电路实现电压到电流的转换，使其生成所需要的恒流源。

27、本发明低噪复合放大采用了低噪声场效应对管构建的差分输入级配合精密放大器实现，其差分输入级由对场效应对管配合有源负载恒流源实现，在通过运放负反馈，极大地降低了后级噪声。

28、本发明通过采用两个低噪复合放大实现了仪表放大，放大倍数由串联在两个低噪复合放大电路中精密运放输出端之间的电阻决定，该电阻采用集成网络电阻，保证比例系数稳定，进而使其增益稳定。

29、本发明通过屏蔽保护降低了漏电流，提高了抗干扰能力。通过集成芯片ad7177-2提高了测量精度。