毫欧表的用途:在各种DIY制作中 精密小电阻(康铜丝)的使用,和MOS管的使用是避免不了的,还有线材的阻值测量。康铜丝如果存放不当标签丢失,就很难分辨的清楚了,而且普通万用表并不具备测量毫欧级小电阻的能力,MOS管的内阻 也无法直观观测到,出于这些目的我开始制作了这款毫欧表。
以前就看到论坛里很多前辈们做的附件式的毫欧表。但是感觉使用起来有点别扭,正好自己也会单片机,就做了个独立式的。去年2月份的时候制作了第一款4位毫欧表(
http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=1548711),后来使用中不知道怎么就烧掉了,正好前两个月PCB制板打折,就重新做了一版。
本系统由5V USB提供电源,100mA恒流源 18bit ADC 4线开尔文夹子测量 分辨率1毫欧 量程1-5000毫欧。 粗略计算了下不算PCB费用:STM8S003单片机 1.3元 + MCP3421 ADC芯片4元 + 基准TL431 0.2 数码管 1.3 三极管 检流电阻0.4元 运放0.5元 等等 大概总成本10元左右把(应该算的上廉价把)。
还有个大头的开尔文夹子5元一只*2,不用也可以,就是精度会差些bom:
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先简单介绍下毫欧表原理,据说小电阻测量大致有3种方法:(详见
http://bbs.38hot.net/thread-40484-1-1.html 我也是看着学习的)
1:电桥法 (我也不大了解,所以这种方法就Pass了)
2:比例法 (需要一个高精度的电阻,我也没。)
3:恒流法
欧姆定律 U=I*R
U(电压),可以用ADC采样。
I(电流),使用运放控制恒流电路
我简单的分析一下。
MOS管的的导通内阻由Vgs决定,随着Vgs电压升高完全开启电压时,MOS管的导通电阻从无穷大 到 Ron 几十毫欧甚至几毫欧,在这个电路中我们把他当作一个可控电阻来使用,运放的输出控制MOS管的导通程度。
我们看到MOS管下方有一个电阻,根据欧姆定律 U=I*R。因为电阻值是固定的,所以U(电压)正比于流过电阻的电流也就是V_fb。
把这个V_fb接到运放的反向输入端(V-)。
在运放的正向输入端(V-)输入一个基准信号V_ref。
当V_ref > V_fb时:
运放输出电压升高,即MOS导通电阻减小,VCC-MOS管-电阻-GND 总电阻减小 电流增大,即V_fb升高。
反之亦然。这形成了一个带负反馈的闭环电路。
当运放输出稳定时,根据运放的特性 V+ = V- 即V_ref = V_fb。而V_fb又正比于 流过电阻的电流。
所以一个恒流电路就这么构成了。
前面讲到了恒流电路的组成,其中有个很关键的部分就是V_ref,运放的精度一般是很高的,那么决定恒流精度的大头就是这个V_ref了。
V_ref虽然可以从5V分压得到,但是就算是5V每台电脑的输入也不尽一致,一般的解决方案是使用基准IC。
像TL431(最常见&廉价) LM399 ref3025 之类的基准也很多。我就不介绍的,使用起来也大都很简单,普通的基准IC只要电源一接就好。
TL431多了一个分压电阻(需要保证IKA>1mA)
鉴于廉价和精度1毫欧 不算高的考虑,我使用了TL431生成2.5V基准。再分压得到10mV。检流电阻使用的是100毫欧贴片合金电阻,构成100mA的恒流回路。
楼下继续
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