防電源抖動(dòng)二維電阻陣列讀出電路的制作方法

本發(fā)明涉及一種防電源抖動(dòng)二維電阻陣列讀出電路，屬于電路技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

機(jī)器人觸覺是機(jī)器人非視覺傳感系統(tǒng)(觸覺、力覺、滑覺、接近覺、熱覺等)中最重要的一種,它可以測(cè)量物體表面的輪廓、紋理、硬度、粗糙度等對(duì)目標(biāo)身份識(shí)別有重要價(jià)值的參數(shù)。觸覺還可以為視覺等其他傳感系統(tǒng)提供輔助信息,以提高機(jī)器人整體的環(huán)境感知能力。機(jī)器人觸覺的研究起步較晚,觸覺傳感器的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)尚不完善,與此相應(yīng)觸覺信息的處理方法也受到了忽視。國(guó)外從20世紀(jì)80年代初對(duì)觸覺傳感器及其信息處理方法開始了系統(tǒng)研究,我國(guó)在90年代也展開了研究工作。以往觸覺信息的處理方法大多從信號(hào)降噪的角度出發(fā),對(duì)觸覺單元信息之間的關(guān)聯(lián)性研究較少,而研究這種關(guān)聯(lián)性的內(nèi)在規(guī)律對(duì)觸覺系統(tǒng)性能提高有著重要意義。

陣列式傳感技術(shù)作為一種高選擇性、測(cè)試方法靈活、易于實(shí)現(xiàn)儀器微型化和集成化的分析技術(shù)，具有對(duì)大尺寸物體表面特性進(jìn)行識(shí)別和檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)。陣列式傳感器已取得了一系列的研究成果，但是在理論和技術(shù)仍有許多問題尚未解決，例如，陣列式傳感器的陣列之間的交叉干擾、傳感器的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性等問題都有待進(jìn)一步解決。

阻性傳感陣列的分辨率是需要通過增加陣列中傳感器的數(shù)量來(lái)提高的，當(dāng)傳感器陣列的規(guī)模增大，對(duì)所有元器件的信息采集和信號(hào)處理就變得困難。一般情況下，要對(duì)一個(gè)M×N規(guī)模的陣列傳感器進(jìn)行逐個(gè)檢測(cè)，每個(gè)傳感器有兩個(gè)端口，共需要2×M×N根連接線。共用行線與列線的二維陣列可以降低器件互連的復(fù)雜性，但同時(shí)陣列網(wǎng)絡(luò)的互串效應(yīng)和多路選擇器對(duì)檢測(cè)精度帶來(lái)了不確定性；將掃描控制器與電阻采樣電路和多路選擇器結(jié)合，雖然可以實(shí)現(xiàn)被測(cè)阻性傳感器的單個(gè)選定檢測(cè)，但是這僅僅是理想狀態(tài)下的與陣列中其他阻性傳感器的虛擬隔離，如果想屏蔽掉待測(cè)阻性傳感器所在公共行線與列線的多路選擇器內(nèi)阻以及其他相鄰阻性傳感器引起的干擾，就需要在陣列的每一行每一列都設(shè)置掃描控制器和電阻采樣電路，因此僅僅在掃描控制器與電阻采樣電路的控制下，阻性傳感陣列的檢測(cè)電路無(wú)法同時(shí)達(dá)到較低的器件互連復(fù)雜度與較高的傳感器檢測(cè)精度。

圖1所示，是基于共用行線與列線的二維電阻陣列傳統(tǒng)讀出電路的示意圖。包括列多路選擇器(1)、共用行線和列線的二維電阻陣列(2)、行多路選擇器(3)、掃描控制器(4)及被測(cè)單元測(cè)量電路(5)。所述二維電阻陣列(2)包括分別作為共用行線和共用列線的兩組正交線路及按照M×N的二維結(jié)構(gòu)分布的電阻單元陣列，陣列中的各個(gè)電阻單元一端連接相應(yīng)的行線，另一端連接相應(yīng)的列線，處于第i行、第j列的電阻單元用R_ij(i＝1…M,j＝1…N)表示，其中，M為行數(shù)，N為列數(shù)，電阻單元R_ij的一端與行多路選擇器(3)的y_ri端相連接，電阻單元R_ij的另一端與列多路選擇器(1)的x_cj端連接，行多路選擇器(3)的b_r1、b_r2、…、b_rM端口與被測(cè)單元測(cè)量電路(5)中運(yùn)算放大器的反相輸入端相連，被測(cè)單元測(cè)量電路(5)中運(yùn)算放大器的同相輸入端接地線，掃描控制器(4)輸出行、列掃描控制信號(hào)，列掃描控制信號(hào)控制列多路選擇器(1)，行掃描控制信號(hào)控制行多路選擇器(3)。

圖1采用的一般零電勢(shì)法電路中，由于被測(cè)電阻單元所在列多路選擇器內(nèi)阻和基準(zhǔn)電壓變化會(huì)導(dǎo)致被測(cè)單元兩端的電壓與理想基準(zhǔn)電壓不一致，從而導(dǎo)致被測(cè)單元測(cè)量電路中采樣電阻上的電流與理想電流不一致，因此將引入額外誤差。

有關(guān)電阻式傳感陣列的檢測(cè)研究，2009年，一種32×32陣列的溫度和觸覺傳感陣列被提出(Yang Y J,Cheng M Y,Shih S C,et al.A32×32temperature and tactile sensing array using PI-copper films.The International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2010,46(9-12):945-956.)，用于機(jī)械手臂的人造皮膚，在陣列網(wǎng)絡(luò)中加入多路選擇器，行選擇與列選擇速度大大加快，最大檢測(cè)速率高達(dá)每秒3,000像素，但該電路為了保證檢測(cè)精度，屏蔽陣列內(nèi)非待測(cè)電阻的干擾，在陣列的每一列都引入了運(yùn)算放大電路，其電路復(fù)雜，同時(shí)多個(gè)運(yùn)放性能的微小差異也會(huì)導(dǎo)致多個(gè)通道間測(cè)量結(jié)果的一致性較差。2011年吳等人(吳劍鋒,王蕾,李建清,等.一種陣列式小尺寸溫度傳感裝置.傳感技術(shù)學(xué)報(bào),2011,24(11):1649-1652.)研制一種8×16陣列的陣列式小尺寸溫度傳感裝置，采用陣列式微小熱敏電阻進(jìn)行溫度傳感，提出了一種反饋隔離驅(qū)動(dòng)測(cè)量方法進(jìn)行陣列電阻檢測(cè)方法，該方法存在行、列多路開關(guān)電阻的干擾，影響被測(cè)電阻的測(cè)量精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)阻性傳感陣列檢測(cè)的需要，本發(fā)明提出一種二維電阻陣列的讀出電路，本電路可以實(shí)現(xiàn)對(duì)有故障或有變化的阻性器件的檢測(cè)，本發(fā)明還可以有效隔離當(dāng)前被測(cè)電阻單元所在陣列的其余電阻單元、控制器導(dǎo)通電阻和控制器電壓變化對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，使得測(cè)量誤差大大降低。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種防電源抖動(dòng)二維電阻陣列讀出電路，包括控制器、共用行線和列線的二維電阻陣列、行多路選擇器、被測(cè)單元測(cè)量電路，所述二維電阻陣列包括分別作為共用行線和共用列線的兩組正交線路及按照M×N的二維結(jié)構(gòu)分布的電阻陣列，陣列中的各個(gè)電阻單元一端連接相應(yīng)的行線，另一端連接相應(yīng)的列線，處于第i行、第j列的電阻單元用R_ij表示，其中i＝1…M，M為行數(shù)，j＝1…N，N為列數(shù)，電阻單元R_ij的一端與行多路選擇器的y_ri端相連接，電阻單元R_ij的另一端與控制器的x_cj端連接，控制器的x_cj端輸出高電平或低電平，行多路選擇器的b_r1、b_r2、…、b_rM端口與被測(cè)單元測(cè)量電路中運(yùn)算放大器的反相輸入端相連，行多路選擇器的a_r1、a_r2、…、a_rM端口接地，被測(cè)單元測(cè)量電路包括一個(gè)運(yùn)算放大器和一個(gè)負(fù)反饋電阻R_L，負(fù)反饋電阻R_L的兩端分別連接運(yùn)算放大器OPA1的反相輸入端、輸出端，被測(cè)單元測(cè)量電路中運(yùn)算放大器OPA1的同相輸入端接地線，控制器輸出行掃描控制信號(hào)，行掃描控制信號(hào)控制行多路選擇器，控制器輸出N個(gè)電平給列線，并且每個(gè)時(shí)刻N(yùn)個(gè)電平中，只有一個(gè)高電平，對(duì)應(yīng)模擬電壓V_cc，其余都為低電平，對(duì)應(yīng)模擬電壓0，高電平對(duì)應(yīng)的列線被選中，所述線性讀出電路還包括標(biāo)準(zhǔn)電阻行、輔助測(cè)量電路，所述標(biāo)準(zhǔn)電阻行包括一行N個(gè)電阻值已知的標(biāo)準(zhǔn)電阻，用于接入所述M×N阻性傳感器陣列，得到共用行線和列線的(M+1)×N電阻陣列；所述輔助測(cè)量電路包括一個(gè)運(yùn)算放大器和一個(gè)負(fù)反饋電阻R_LS，負(fù)反饋電阻R_LS的兩端分別連接運(yùn)算放大器OPAs的反相輸入端、輸出端，所述標(biāo)準(zhǔn)電阻行的行線與輔助測(cè)量電路中運(yùn)算放大器OPAs的反相輸入端連接，輔助測(cè)量電路中運(yùn)算放大器OPAs的同相輸入端接地。

本發(fā)明的檢測(cè)電路的工作原理在于：控制器輸出N個(gè)電平給列線，并且每個(gè)時(shí)刻N(yùn)個(gè)電平中，只有一個(gè)高電平(對(duì)應(yīng)模擬電壓V_cc)，其余都為低電平(對(duì)應(yīng)模擬電壓0)，高電平對(duì)應(yīng)的列線被選中；同時(shí)，控制器輸出行掃描控制信號(hào)，控制行多路選擇器內(nèi)端口的連接方式，行控制信號(hào)控制行多路選擇器的y_ri端與a_ri端或是與b_ri端相連。當(dāng)待測(cè)電阻單元R_ij被選定，其處于陣列第i行、第j列，控制器輸出高電平給第j列的x_cj端，其電壓值為V_cc，而其它列線得到的都是低電平(對(duì)應(yīng)模擬電壓0)，即其他列線與地線同電位；行控制信號(hào)控制行多路選擇器第i行的y_ri端與b_ri端相連，b_ri端與被測(cè)單元測(cè)量電路中運(yùn)算放大器OPA1的反相輸入端相連，被測(cè)單元測(cè)量電路中運(yùn)算放大器OPA1的輸出電壓表示為V_ij，而其他行通過行多路選擇器的a_ri端與地線相連，此時(shí)待測(cè)電阻單元R_ij被選定。電壓V_cc經(jīng)過第j列的x_cj端作用于當(dāng)前被測(cè)電阻單元R_ij后經(jīng)由行多路選擇器輸入到被測(cè)單元測(cè)量電路中運(yùn)算放大器OPA1的反相輸入端，同時(shí)作用于其采樣電阻后，輸出電壓為V_ij，與此同時(shí)，當(dāng)前被測(cè)列上的標(biāo)準(zhǔn)電阻其列電壓與當(dāng)前被測(cè)電阻單元R_ij相同，標(biāo)準(zhǔn)電阻行所在的輔助測(cè)量電路的輸出電壓為V_Sij，當(dāng)前被測(cè)電阻單元R_ij所在行線即第i行上的電壓表示為V_ri，所在列線即第j列上的電壓表示為V_cj，除當(dāng)前被測(cè)列以外的其它電阻單元兩側(cè)連接的行、列多路選擇器端口的電壓均為V_ZP，即電勢(shì)差為零，此時(shí)，除當(dāng)前被測(cè)電阻單元以外的其它電阻單元無(wú)電流流過，除當(dāng)前被測(cè)列上非被測(cè)單元上流過的電流不經(jīng)過被測(cè)單元所在行，不影響被測(cè)單元精度，當(dāng)前被測(cè)電阻單元R_ij，i＝1…M，j＝1…N，的精確測(cè)量值采用如下計(jì)算方法求得：

步驟1、通過控制器直接輸出的列信號(hào)和行多路選擇器選擇當(dāng)前被測(cè)單元R_ij，

測(cè)量得到被測(cè)單元測(cè)量電路的輸出電壓V_ij為：

式中，V_CC表示控制器的電壓電壓值；R_L表示被測(cè)單元測(cè)量電路中運(yùn)算放大器OPA1的負(fù)反饋電阻值；R_ij表示二維阻性傳感陣列第i行第j列的電阻值；

步驟2、同時(shí)選定當(dāng)前參比標(biāo)準(zhǔn)電阻R_sj，測(cè)量得到輔助測(cè)量電路的電壓輸出

V_Sij為：

式中，R_LS表示輔助測(cè)量電路中運(yùn)算放大器OPAs的負(fù)反饋電阻值；R_Sj表示標(biāo)準(zhǔn)電阻行第j列的電阻值；

步驟3、將式(1)與式(2)相比計(jì)算得到當(dāng)前被測(cè)單元R_ij的精確阻值為：

式中，V_Sij表示標(biāo)準(zhǔn)電阻行所在的輔助測(cè)量電路的輸出電壓；R_Sj表示標(biāo)準(zhǔn)電阻行第j列的電阻值；R_L表示被測(cè)單元測(cè)量電路中運(yùn)算放大器OPA1的負(fù)反饋電阻值；R_LS表示輔助測(cè)量電路中運(yùn)算放大器OPAs的負(fù)反饋電阻值被測(cè)單元測(cè)量電路中運(yùn)算放大器OPA1的輸出電壓表示為V_ij。

這樣可以基本排除二維電阻陣列中除當(dāng)前被測(cè)電阻單元以外的其它阻性單元、控制器導(dǎo)通電阻和控制器電壓變化對(duì)當(dāng)前被測(cè)電阻單元R_ij，i＝1…M，j＝1…N，測(cè)量的干擾。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

一、本發(fā)明針對(duì)電阻單元陣列的檢測(cè)需要，在不顯著提高電阻單元陣列互連復(fù)雜性的基礎(chǔ)上，以零電勢(shì)法為關(guān)鍵技術(shù)，在標(biāo)準(zhǔn)電阻行及其輔助測(cè)量電路的共同作用下，可以準(zhǔn)確得到被測(cè)單元測(cè)量電路的輸出電壓和標(biāo)準(zhǔn)電阻單元的輔助測(cè)量電路的輸出電壓，通過參比排除控制器與二維電阻陣列的列線相連的端口導(dǎo)通電阻和電壓V_CC變化導(dǎo)致的誤差，準(zhǔn)確得到當(dāng)前被測(cè)電阻單元的電阻值，而一般零電勢(shì)法電路中，由于被測(cè)電阻單元所在列多路選擇器內(nèi)阻和基準(zhǔn)電壓變化會(huì)導(dǎo)致被測(cè)單元兩端的電壓與理想基準(zhǔn)電壓不一致，從而導(dǎo)致被測(cè)單元測(cè)量電路中采樣電阻上的電流與理想電流不一致，因此將引入額外誤差。因此，在標(biāo)準(zhǔn)電阻行及其輔助測(cè)電路后，有效減少二維電阻陣列中除當(dāng)前被測(cè)電阻單元以外的其它電阻單元和電源電壓變化對(duì)當(dāng)前被測(cè)電阻單元測(cè)量的干擾，提高了阻性單元陣列的檢測(cè)精度。不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)單元的單個(gè)選定，而且可以有效減少除當(dāng)前被測(cè)電阻單元以外的其它阻性單元的干擾，大大提高了其測(cè)量精度。

二、在保證測(cè)量精度的前提下，避免使用成本較高的列多路選擇器和價(jià)格昂貴的基準(zhǔn)電壓源，顯著降低成本。

三、在保證測(cè)量精度的前提下，避免使用單獨(dú)的列多路選擇器和價(jià)格昂貴的基準(zhǔn)電壓源，使得測(cè)量電路復(fù)雜性顯著降低。

附圖說(shuō)明

圖1是基于共用行線與列線的二維電阻陣列傳統(tǒng)讀出電路的示意圖；

圖2是本發(fā)明的一種防電源抖動(dòng)二維電阻陣列的線性讀出電路示意圖；

圖3是實(shí)施例防電源抖動(dòng)二維阻性傳感陣列讀出電路IZPC和圖1所示的二維阻性傳感陣列傳統(tǒng)讀出電路ZPC進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果示意圖。

圖4是當(dāng)R_SC＝1Ω時(shí)，圖1所示的二維阻性傳感陣列傳統(tǒng)讀出電路ZPC的仿真結(jié)果曲線，以及在R_SC取不同值時(shí)，實(shí)施例高精度二維阻性傳感陣列讀出電路IZPC的仿真結(jié)果曲線示意圖。

其中：1-控制器，2-二維電阻陣列，3-行多路選擇器，4-被測(cè)單元測(cè)量電路，5-標(biāo)準(zhǔn)電阻行，6-輔助測(cè)量電路。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。

實(shí)施例

一種防電源抖動(dòng)二維電阻陣列的線性讀出電路，包括控制器1、共用行線和列線的二維電阻陣列2、行多路選擇器3及被測(cè)單元測(cè)量電路4，所述二維電阻陣列2包括分別作為共用行線和共用列線的兩組正交線路及按照M×N的二維結(jié)構(gòu)分布的電阻單元陣列，陣列中的各個(gè)電阻單元一端連接相應(yīng)的行線，另一端連接相應(yīng)的列線，處于第i行、第j列的電阻單元用R_ij表示，其中，i＝1…M，M為行數(shù)，j＝1…N，N為列數(shù)，電阻單元R_ij的一端與行多路選擇器3的y_ri端相連接，電阻單元R_ij的另一端與控制器1的x_cj端連接，控制器1的x_cj端輸出高電平或低電平，行多路選擇器3的b_r1、b_r2、…、b_rM端口與被測(cè)單元測(cè)量電路4中運(yùn)算放大器OPA1的反相輸入端相連，行多路選擇器3的a_r1、a_r2、…、a_rM端口接地，被測(cè)單元測(cè)量電路4包括一個(gè)運(yùn)算放大器OPA1和一個(gè)負(fù)反饋電阻R_L，負(fù)反饋電阻R_L的兩端分別連接運(yùn)算放大器OPA1的反相輸入端、輸出端，被測(cè)單元測(cè)量電路4中運(yùn)算放大器OPA1的同相輸入端接地線，控制器1輸出行掃描控制信號(hào)，行掃描控制信號(hào)控制行多路選擇器3，所述線性讀出電路還包括標(biāo)準(zhǔn)電阻行5、輔助測(cè)量電路6，所述標(biāo)準(zhǔn)電阻行5包括一行N個(gè)電阻值已知的標(biāo)準(zhǔn)電阻，用于接入所述M×N阻性傳感器陣列，從而得到一個(gè)新的共用行線和列線的(M+1)×N電阻陣列；所述輔助測(cè)量電路6包括一個(gè)運(yùn)算放大器OPAs和一個(gè)負(fù)反饋電阻R_LS，負(fù)反饋電阻R_LS的兩端分別連接運(yùn)算放大器OPAs的反相輸入端、輸出端，所述標(biāo)準(zhǔn)電阻行5的行線與輔助測(cè)量電路6中運(yùn)算放大器OPAs的反相輸入端連接，輔助測(cè)量電路6中運(yùn)算放大器OPAs的同相輸入端接地。

實(shí)施例中，控制器1為電阻陣列的每一列提供列驅(qū)動(dòng)信號(hào)，同時(shí)，控制器1輸出行掃描控制信號(hào)，行掃描控制信號(hào)控制行多路選擇器3，被測(cè)單元測(cè)量電路4測(cè)量當(dāng)前被測(cè)單元電阻值，輔助測(cè)量電路測(cè)量6被選定標(biāo)準(zhǔn)電阻值。利用該電路，不僅可以讀出所測(cè)二維電阻陣列2，還可以有效減小二維電阻陣列中除當(dāng)前被測(cè)電阻單元以外的其它電阻單元、控制器輸出列信號(hào)導(dǎo)通電阻和控制器輸出電壓變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾。

下面參照附圖，對(duì)本發(fā)明做出如下說(shuō)明：

圖2所示，是本發(fā)明提出的一種二維電阻陣列的線性讀出電路示意圖。控制器1輸出N個(gè)電平給列線，并且每個(gè)時(shí)刻N(yùn)個(gè)電平中，只有一個(gè)高電平，對(duì)應(yīng)模擬電壓V_cc，其余都為低電平，對(duì)應(yīng)模擬電壓0，高電平對(duì)應(yīng)的列線被選中；同時(shí)，控制器1輸出行掃描控制信號(hào)，控制行多路選擇器內(nèi)端口的連接方式，行控制信號(hào)控制行多路選擇器3的y_ri端與a_ri端或是與b_ri端相連。當(dāng)待測(cè)電阻單元R_ij被選定，其處于陣列第i行、第j列，控制器1輸出高電平給第j列的x_cj端，其電壓值為V_cc，而其它列線得到的都是低電平，對(duì)應(yīng)模擬電壓0，即其他列線與地線同電位；行控制信號(hào)控制行多路選擇器3第i行的y_ri端與b_ri端相連，b_ri端與被測(cè)單元測(cè)量電路4中運(yùn)算放大器OPA1的反相輸入端相連，被測(cè)單元測(cè)量電路4中運(yùn)算放大器OPA1的輸出電壓表示為V_ij，而其他行通過行多路選擇器的a_ri端與地線相連，此時(shí)待測(cè)電阻單元R_ij被選定。電壓V_cc經(jīng)過第j列的x_cj端作用于當(dāng)前被測(cè)電阻單元R_ij后經(jīng)由行多路選擇器3輸入到被測(cè)單元測(cè)量電路4中運(yùn)算放大器OPA1的反相輸入端，同時(shí)作用于其采樣電阻后，輸出電壓為V_ij，與此同時(shí)，當(dāng)前被測(cè)列上的標(biāo)準(zhǔn)電阻其列電壓與當(dāng)前被測(cè)電阻單元R_ij相同，標(biāo)準(zhǔn)電阻行5所在的輔助測(cè)量電路6的輸出電壓為V_Sij，當(dāng)前被測(cè)電阻單元R_ij所在行線即第i行上的電壓表示為V_ri，所在列線即第j列上的電壓表示為V_cj，除當(dāng)前被測(cè)列以外的其它電阻單元兩側(cè)連接的行、列多路選擇器端口的電壓均為V_ZP，即電勢(shì)差為零，此時(shí)，除當(dāng)前被測(cè)電阻單元以外的其它電阻單元無(wú)電流流過，除當(dāng)前被測(cè)列上非被測(cè)單元上流過的電流不經(jīng)過被測(cè)單元所在行，不影響被測(cè)單元精度，當(dāng)前被測(cè)電阻單元R_ij，其中i＝1…M，j＝1…N，的精確測(cè)量值采用如下計(jì)算方法求得：

步驟1、通過控制器1直接輸出的列信號(hào)和行多路選擇器3選擇當(dāng)前被測(cè)單

元R_ij，測(cè)量得到被測(cè)單元測(cè)量電路4的輸出電壓V_ij為：

式中，V_CC表示控制器1的電壓電壓值；R_L表示被測(cè)單元測(cè)量電路4中運(yùn)算放大器OPA1的負(fù)反饋電阻值；R_ij表示二維阻性傳感陣列第i行第j列的電阻值；

步驟2、同時(shí)選定當(dāng)前參比標(biāo)準(zhǔn)電阻R_sj，測(cè)量得到輔助測(cè)量電路6的電壓輸出V_Sij為：

式中，R_LS表示輔助測(cè)量電路6中運(yùn)算放大器OPAs的負(fù)反饋電阻值；R_Sj表示標(biāo)準(zhǔn)電阻行5第j列的電阻值。

步驟3、將式(1)與式(2)相比，得到

根據(jù)式(3)計(jì)算得到當(dāng)前被測(cè)單元R_ij的精確阻值為：

式中，V_Sij表示標(biāo)準(zhǔn)電阻行5所在的輔助測(cè)量電路6的輸出電壓；R_Sj表示標(biāo)準(zhǔn)電阻行5第j列的電阻值；R_L表示被測(cè)單元測(cè)量電路4中運(yùn)算放大器OPA1的負(fù)反饋電阻值；R_LS表示輔助測(cè)量電路6中運(yùn)算放大器OPAs的負(fù)反饋電阻值被測(cè)單元測(cè)量電路4中運(yùn)算放大器OPA1的輸出電壓表示為V_ij。

式(4)中不存在控制電源電壓V_CC，這樣可以基本排除二維電阻陣列中除當(dāng)前被測(cè)電阻單元以外的其它阻性單元、控制器導(dǎo)通電阻和控制器電壓變化對(duì)當(dāng)前被測(cè)電阻單元R_ij(i＝1…M,j＝1…N)測(cè)量的干擾。

設(shè)二維阻性傳感陣列的規(guī)模為M＝N＝8，在NI Mults im軟件中對(duì)圖2所示的本發(fā)明中的一種防電源抖動(dòng)二維阻性傳感陣列讀出電路IZPC和圖1所示的二維阻性傳感陣列傳統(tǒng)讀出電路ZPC進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3和圖4所示。圖3中，橫坐標(biāo)表示被測(cè)單元電阻的實(shí)際值，單位為千歐kΩ；縱坐標(biāo)表示被測(cè)單元電阻的相對(duì)誤差，即測(cè)得的電阻值與實(shí)際電阻值之差，除以實(shí)際電阻值，得到的比值，用百分?jǐn)?shù)表示。圖3中，R_SC表示控制器1輸出高電平端口的輸出電阻值。圖4是當(dāng)R_SC＝1Ω時(shí)，ZPC的仿真結(jié)果曲線，以及在R_SC取不同值時(shí)，IZPC的仿真結(jié)果曲線。

由圖3和圖4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，本發(fā)明中的IZPC與傳統(tǒng)的ZPC相比較，對(duì)二維阻性傳感陣列的被測(cè)單元電阻的測(cè)量精度有了顯著提高。

此外需要強(qiáng)調(diào)的是：上述行、列為相對(duì)概念，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以將之互換，因此，基于本發(fā)明思路的類似此種簡(jiǎn)單變形仍為本發(fā)明技術(shù)方案所涵蓋。