小鬼头 发表于 2023-3-30 21:14
因为本电路有基准电阻上的固定偏移信号存在，会向ad提出了更高要求。比如，想要测到2.00v的被测esr电压， ...
因为我的 ESR Meter 方案我又看了下十几年没看过的 MCU Datasheet :$
列几个问题
1、AVR 的 ADC 有（不是都有）单端和差分，差分时有 x10/200 PGA，abbey_tom 坛友用的 STM32 是否也有？
2、AVR 的 ADC 采样率还真的很低，我以前看过有人用 AVR 做“波波”以为可以很快，但那个牺牲了精度，但我们做 ESR 对精度是有要求的...
所以，STM32 在保证比如 12bit 精度的采样率下能有多快？
足够快（可以还原 100kHZ 正弦波）的话还整啥运放整流！
3、以我的方案为荔枝，使用 x200PGA 时，ADC Max= 正负 12.8mV，x10 是 正负 0.256V，（当前用的 M16 没有 x1），不用差分是 2.56V（使用片内鸡肫），那么我的设想自然是分几个量程（反正 PGA/Cha 是程序切换），大电容用 x200，小电容直接不差分（相当于差分 x1 不过需要做两次 AD 转换，好像 TT 用的 M328 可以 x1 差分但我头上头没有打样好的 PCB，仅有的 M328 PCB 都是做湿度计的屏幕不合适），可避免你说的 DUT 电压过高问题
当然还是要看 abbey_tom 坛友的 STM32 MCU 特性如何，我和 TT 设计者都是用 AVR，不免从 AVR 特性出发设计，但 STM32 是跟后面更强的 MCU，想来可以按我们的设想做出更好的设计。
小鬼头 发表于 2023-3-30 21:14
因为本电路有基准电阻上的固定偏移信号存在，会向ad提出了更高要求。比如，想要测到2.00v的被测esr电压， ...
再提一个设想
我原来在设计土壤水分检测方案的时候没有对参考电阻 Rs 的 4w 接法，甚至 DUT 也没有，因为那时候 Rs 和 DUT都足够大
你的模拟电路，一个是把 MCU IO 的方波变为正弦波，一个是依之做一个电流阱（电流源）
但你看我的 ESR Meter，直接用一路差分 ADC 从参考电阻上获得电流大小，其实就省去了电流阱（电流源）电路
另一个是自直接从 DUT 读取电压，不过我忽略了 AVR 的 ADC 速度，目前要看看这个误差模型，楼主的 STM32 能不能做到还不好说吧
但，我的意思是，能不能从我的“俩 IO 翻转”出发，获得无直流偏置的纯交流“正弦波”？我的方案显然是方波...
如果可以很多事情都可以省略咯 :D
washu 发表于 2023-3-30 22:35
因为我的 ESR Meter 方案我又看了下十几年没看过的 MCU Datasheet
列几个问题
你这里说到的pga使用，我今天在计算目前电路的电阻档（esr档）量程范围时，已经认识到有这样的需要（我不懂单片机所以原来没这些经验和概念）。我问ad情况，正与此有关。
因为要做在路测量，激励电平不能高，导致有需要扩展量程（能测阻抗更高的电阻或电感）时，不得不把激励电平进一步调低。但这样，输出给mcu的dc电压就会变得太低。
我初步打算用三档激励信号电平，分别是200、20和2mVp-p（而且还要配合改信号频率才行，否则运放的开环增益不够用）。如果仅仅是测esr，200mVp-p、100khz就行。但还是想让他尽量多一些功能，所以需要向下调低电平。
当使用2mVpp激励时，输出给mcu的最大dc电压只有数mV。我今天（周四）已写好了这部分的分析帖子，还没来得及发出来。
针对dc电压太小的问题，我想到了一个对策，就是挖掘整流运放的增益潜力。根据需要，做成20倍、甚至200倍的放大。明天再核算一下。
abbey_tom 发表于 2023-3-30 19:41
因为要简单低成本，
这次拟直接使用MCU内置的ADC，
据说这个ADC常有人诟病，
如果你用的是STM32F10x的话，那个14MHz是指ADC的时钟，而最快的状态下每次完成一次AD转换需要14个时钟周期，也就是耗时1us，也就是每秒最多只能完成一百万次转换。
如果加3.3V LDO 可以使用STM32F10x ，STM32G系列更适合。要是不用LDO，直接软包锂电，建议使用新唐的，可以工作在5V
小鬼头 发表于 2023-3-30 12:17
U1B的输出摆幅算漏算了1只二极管压降，因为正负方向各有1只二极管串入，而我只计了1只。应该为：
1、 ...
测量量程安排的有关计算
一、基础档（即电阻档）的测量上限研究
前面帖子已核查200mVp-p输入时与基础档测量上限相关的电路工作情况，其最大测量阻值仅为20Ω。如果要提升电阻测量范围的上限，可以有2种方法，一种是把基准电阻10Ω改为100Ω等等，但电路中难以进行这样的改变，否则会迅速增加成本。另一种是降低输入信号（激励信号）电平。
现在来研究降低输入信号电平后的情形，为确定本机的各档位量程和工作方式作准备：
1、如果把测量输入（激励）信号电平降低，比如降低10倍，为20mVp-p，则电阻（ESR）档的测量上限可提升至200Ω。
类似地，如果降低100倍为2mVp-p，则上限为2kΩ。降低1000倍为0.2mVp-p，则上限为20kΩ。
2、驱动电路部分的增益误差计算。
（注：这里研究的是增益误差，并非是测量误差。尤其是目前电路采用的是比例法，两者并不等效，相关差异准备在整流电路部分再作研究）。
降低信号电平后，U1A在进行测量时，所能获得的负反馈量也相应减小，增益误差也随之增大。而运放可提供的负反馈量是有限的，由其开环增益决定。频率越低，可提供的负反馈量越大。因此，在降低信号电平的同时，需要同时调低测试信号频率，才能保证有较好的精度。
假定运放GBP带宽为10MHz，那么100kHZ频率时的开环增益是40dB(100倍），10khz是60dB（1000倍），1kHz是80dB（10000倍），100Hz是100dB(10万倍）
（1）输入200mVp-p时，U1A作上限测试（即是测20Ω，此为该电平下增益误差最大的情形），其闭环放大倍数是3倍(9.5dB)。
若以100kHz频率测量，则获得的负反馈量是30.5dB，折算为增益误差就是3/100=3%。
若以10kHz频率测量，则获得的负反馈量是50.5dB，折算为增益误差就是3/1000=0.3%。
若以1kHz频率测量，则获得的负反馈量是70.5dB，折算为增益误差就是3/10000=0.03%。
若以100Hz频率测量，则获得的负反馈量是90.5dB，折算为增益误差就是3/100000=0.003%。
（2）输入20mVp-p时，U1A作上限测试（即是测200Ω，此为该电平下增益误差最大的情形），其闭环放大倍数是21倍（26.4dB)。
若以100kHz频率测量，则获得的负反馈量是14.4dB，折算为增益误差就是21/100=21%。
若以10kHz频率测量，则获得的负反馈量是34.4dB，折算为增益误差就是21/1000=2.1%。
若以1kHz频率测量，则获得的负反馈量是54.4dB，折算为增益误差就是21/10000=0.21%。
若以100Hz频率测量，则获得的负反馈量是74.4dB，折算为增益误差就是21/100000=0.021%。
（3）输入2mVp-p时，U1A作上限测试（即是测2kΩ，此为该电平下增益误差最大的情形），其闭环放大倍数是201倍（46dB)。
若以100kHz频率测量，因为闭环放大倍数还高于运放可提供的开环增益，属于裸奔，增益误差不可控。
若以10kHz频率测量，则获得的负反馈量是14dB，折算为增益误差就是201/1000=20.1%。
若以1kHz频率测量，则获得的负反馈量是34dB，折算为增益误差就是201/10000=2.01%。
若以100Hz频率测量，则获得的负反馈量是54dB，折算为增益误差就是201/100000=0.201%。
（4）输入0.2mVp-p时，U1A作上限测试（即是测20kΩ，此为该电平下增益误差最大的情形），其闭环放大倍数是2001倍（66dB)。
若以100kHz频率测量，因为闭环放大倍数还高于运放可提供的开环增益，属于裸奔，增益误差不可控。
若以10kHz频率测量，因为闭环放大倍数还高于运放可提供的开环增益，属于裸奔，增益误差不可控。
若以1kHz频率测量，则获得的负反馈量是14dB，折算为增益误差就是2001/10000=20.01%。
若以100Hz频率测量，则获得的负反馈量是34dB，折算为增益误差就是2001/100000=2.001%。
3、根据上面的计算，增益误差不太大、可以拿来用的搭配是
（1）100kHz频率，只允许使用200mVp-p
（2）10kHz频率，允许200mVp-p、20mVp-p。
（3）1kHz频率，允许使用200mVp-p、20mVp-p、2mVp-p。
（4）100HZ频率，允许使用200mVp-p、20mVp-p、2mVp-p、0.2mVp-p。
4、从测量电阻的量程范围（测量上限）角度看，可分为最高和高、中、低4档，具体为
（1）最高档20kΩ。可使用的工作方式只有100Hz/0.2mVp-p
（2）高阻档2kΩ。可使用工作方式有：100Hz/2mVp-p、1khz/2mVp-p。
（3）中档为200Ω。可使用的工作方式有：100Hz/20mVp-p、1khz/20mVp-p、10khz/20mVp-p
（4）低阻档20Ω。可使用的工作方式有：100Hz/200mVp-p、1khz/200mVp-p、10khz/200mVp-p、100khz/200mVp-p
5、整理一下各种工作方式的最大增益误差：
（1）100khz/200mVp-p工作方式，最大增益误差3%。
（2）10khz/200mVp-p工作方式，最大增益误差0.3%。
（3）10khz/20mVp-p工作方式，最大增益误差2.1%。
（4）1khz/200mVp-p工作方式，最大增益误差0.03%。
（5）1khz/20mVp-p工作方式，最大增益误差0.21%
（6）1khz/2mVp-p工作方式，最大增益误差2.01%
（7）100Hz/200mVp-p工作方式，最大增益误差0.003%
（8）100Hz/20mVp-p工作方式，最大增益误差0.021%
（9）100Hz/2mVp-p工作方式，最大增益误差0.201%
（10）100Hz/0.2mVp-p工作方式，最大增益误差2.001%
本帖最后由 小鬼头 于 2023-3-31 10:16 编辑
小鬼头 发表于 2023-3-31 00:28
你这里说到的pga使用，我今天在计算目前电路的电阻档（esr档）量程范围时，已经认识到有这样的需要（我不 ...
“当使用2mVpp激励时，输出给mcu的最大dc电压只有数mV。我今天（周四）已写好了这部分的分析帖子，还没来得及发出来。
针对dc电压太小的问题，我想到了一个对策，就是挖掘整流运放的增益潜力。根据需要，做成20倍、甚至200倍的放大。明天再核算一下。”
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回头想了一下：改变整流运放的增益，虽不能完全代替MCU的PGA功能，但在本电路中似乎行得通。
这里的电路，在2mVpp激励时，驱动运放处于高增益状态，如果测量对象接近测量上限的很大阻值，则输出的AC信号幅度跟200mVpp时差不多（数百mV），于是，整流运放输出的DC信号（即MCU得到的DC电压）也是差不多大小。
但如果测量对象是很小的阻值，则只有接近基准电阻压降的信号输出。也就是，输出的AC信号只有数mV。这时，就需要整流运放提高增益来加以补偿——这可以通过MCU控制整流运放的增益来实现。
本帖最后由 Jambalaya 于 2023-3-31 12:06 编辑
镊子式个头要小用软包锂电加充电没法子，因为这个在路测，充电口要隐藏式。
如果做手持式，觉得6F22 9V电池比较好些，当然前提是功耗能控制住，比如5mA以内，表类做机内充电又不给防呆隔离探头的都那个啥。
镊子式好处是小巧，心里可以骗自己四线到镊尖，适合贴片器件上板前挑拣，但有时候待维修机内直测看屏角度可能很难受，脑袋拱进上了电的机箱内看镊表屏显，这是个危险的事，要么再给镊表加上可插外探头选项。
本帖最后由 Jambalaya 于 2023-3-31 10:45 编辑
检波成DCV放大再进ADC，不检波不放大100kHz坑死小MCU那ADC也没好效果。用过Arduio UNO的10bit ADC，测DCV线性非常好，即便不做数字平滑ENOB也可算作10bit直接用。
若做虚实分离的，觉得这个电路形式好些https://www.eevblog.com/forum/projects/esr-meter-adapter-design-and-construction/：
https://www.eevblog.com/forum/projects/esr-meter-adapter-design-and-construction/?action=dlattach;attach=69432;image
上图只是实部ESR部分，虚部把检波开关控制搞成激励的90度也能做，0度激励、0度实部检波开关和90度虚部检波开关数字生成很简单。
Jambalaya 发表于 2023-3-31 10:29
检波成DCV放大再进ADC，不检波不放大100kHz坑死小MCU那ADC也没好效果。
若做虚实分立的，觉得这个电路形式 ...
以前EZM网友设计的ESR2501数字式表（我前面几个帖子都没有讲对，这次顺作更正），好像跟你这电路差不多。
反正我记得就是用门电路+CMOS电子开关+运放来进行虚实分离的测量，测的是真正的ESR。再配MCU作显示，总体电路不算复杂，而且条理也清晰。
比较早时广坛在美的frankee贴过自己收藏的路测ESR指针表，也是虚实不分的，说这个东西遍地也找不到卖的了问国内有没有要仿制的。
washu 发表于 2023-3-30 22:42
再提一个设想
我原来在设计土壤水分检测方案的时候没有对参考电阻 Rs 的 4w 接法，甚至 DUT 也没有， ...
我使用STM32F4芯片合成一个周期100点的100K正弦波还是可以的,F4主频168M,使用喂DAC的方式可以得到平滑的正弦波,频率变化也很顺滑,类似DDS调频,再高的频率没试过,应该也可以,直接控制DDS芯片获取可调正弦波更理想.
小鬼头 发表于 2023-3-27 16:38
你觉得你这里大约有一半内容，多多少少有些倒果为因（另一半我同意）
1、esr表在国内开始流行，应该 ...
“
3、在我发表专题文章后不久，有一个当时主要在阿莫论坛混的退休工程师曾设计制作了虚实分离、采用2线法的数字esr表（esr2501）。他还在淘宝上卖过一段时间（可能有二三年吧）他的diy作品，我曾买过2台回来用。以前我曾在其他帖子里说过，没我自己设计制作的指针式esr表好用。
”
没用过这类DIY表，楼主细说下这个esr2501（？）与指针式的使用比较感受，谢谢！
闻太师 发表于 2023-3-29 16:44
相关的资料比较混乱，一些芯片大厂说是要立即连接，专门讲PCB设计的资料（包括一些芯片大厂的）又说要分 ...
我的回复被管理员没收了？说是要审核，几天都没出来……
算了，不重写了，有机会新开一贴聊聊这个
2线测量方式只是玩具级别，没啥意义