4.1 測試原理

　　以下以FIMV(加流測壓)為例說明電路的原理，在FIMV模式下電路簡化如圖4。

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　　由于電路引入了負反饋，U1構成同相求和運算電路，U2構成電壓跟隨器。令R1=R2=R3=R4=R。

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　　由于UN1=UP1，由式(1)(3)可得：VIN=UO1-URO。即加在量程電阻兩端上的電壓值等于輸入的電壓值。由于U2的P2端虛斷，故流過RO的電流絕大部分流入RL中，故電路可提供一穩定的電流，只要測試URO端的電壓，即可測試在所加電流下負載的電壓，從而實現加流測壓。

　　加壓測流與加流測壓基本類似，在此不再贅述。

　　4.2 箝位的實現

　　本電路可通過程序設定的箝位電壓或電流值進行限壓或限流保護，當電路檢測到的電壓或電流超過設定值時，即進行電路的自保護。自保護過程如下：加流測壓時，控制箝位DAC的輸入值和改變量程電阻，設定輸出箝位電壓，然后把加流模式切換到加壓模式，所測電壓值返回箝位電壓值。加壓測流時，將量程電阻切換到最大量程，把加壓模式切換到加流模式，通過控制箝位DAC的輸入值和改變量程電阻，輸出所設定的箝位電流，所測電壓流返回箝位電流值。

　　4.3 量程計算

　　測試不同的電壓或電流值需要不同的量程值，才能保證測試結果的準確性。故需要在測試前進行量程選擇，量程的選擇可通過程序實現。

　　加壓測流時量程選擇的計算公式為：

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　　式中，MAX_V主運放的最大輸出電壓，FV為所施加的電壓值，Ri為設定的箝位電流值，RF為量程電阻。實際取的Rf值取計算出的Rf的向下一個級數(如：如果計算出的Rf=1.6k，則實取的R應為1k(如果下一級數為1k)。

　　加流測壓時量程選擇的計算公式為：

?

　　式中，MAX_V為主運放的最大輸出電壓，Rv為設定的箝位電壓值，Fi所施加的電流值，Rf為量程電阻。實際取的Rf值取計算出的Rf的向下一個級數。

　　5 電路的改進

　　本電路中，輸出端與負載直接相連，在測試小電阻時，會由于線損而產生測試誤差，故在實際設計中，輸出端與負載的相連可采用開爾文電橋接法，負載兩端采用四線連接(電路輸出的兩端各以一對“施加線”和“傳感線”連接負載)。

　　6 實驗結果

　　實際測試中，運放可以選擇低失調電壓和低溫漂的高精度運放，例如OP07。采樣電阻使用低溫漂2ppm、0.01%的高精度電阻。運放電源采用雙24V電源，電流擴展電路用雙36V電源，則本電壓電流源的加壓范圍可從0V到21V，加流范圍從0mA到200mA。電壓測量和電流測量的精度大于0.1%(DAC和ADC均為16位數據位)。實驗結果表明，電壓電流源施加和測量速度快，精度高，適用于集成電路參數的快速檢測。