合作设计基于mcu的数字式电容ESR表

小鬼头

abbey_tom 发表于 2023-3-30 16:20
我的理解：
STM32的GPIO作为输出，
只有两种输出方式（另两种复用方式只是选择通片内外设做输出源， ...

明白了，就是只有单一方向的开漏（由n沟管控制输出）。

如果有另一个方向的开漏功能（p沟管控制输出），那么，我才方便得到有固定dc偏移的激励信号；

这时候，我可以利用电阻分压，在mcu关闭输出的时候，得到一个固定的dc偏移。当mcu工作时，他的p沟管往上拉，只要我给不同引脚的上拉p沟管串不同的电阻，那么，2个引脚就可以把这个dc电平拉出2种高出原dc电位的信号.....画一个图更容易被你理解。

图中可看到，2个输出信号都带了约1V的dc电压。这个电压可为运放提高dc偏置。

小鬼头

washu 发表于 2023-3-30 17:15
真折腾，你们折腾的时候我随手做了个和 TT 方案不同，我的原创方案的 MCU ESR 表

不就是玩一玩嘛。

你也是在折腾，哈哈

washu

小鬼头 发表于 2023-3-30 17:21
明白了，就是只有单一方向的开漏（由n沟管控制输出）。

如果有另一个方向的开漏功能（p沟管控制输出） ...

这个也是有专门技巧的，如下图


配置 IO 为输出方向，高电平时，PR1 电压为 3.3V（忽略二极管压降）
配置 IO 为输出方向，低电平时，PR1 电压为 1V
配置 IO 为输入方向，高阻态，PR1 电压为 1.65V

abbey_tom

washu 发表于 2023-3-30 17:31
这个也是有专门技巧的，如下图

washu老师这是技痒了，
哈哈，要的就是这种效果！

abbey_tom

小鬼头 发表于 2023-3-30 17:21
明白了，就是只有单一方向的开漏（由n沟管控制输出）。

如果有另一个方向的开漏功能（p沟管控制输出） ...

看来，目前只能做到通过上拉改变幅度，
需要固定的DC偏置需要另想办法。

小鬼头

小鬼头 发表于 2023-3-30 17:21
明白了，就是只有单一方向的开漏（由n沟管控制输出）。

如果有另一个方向的开漏功能（p沟管控制输出） ...

画完之后，慢慢才想起来，有了现在的开漏功能就行。

图里的那些方波只是在1v的dc线以下出现。结果还是能获得所需的dc偏移。

小鬼头

washu 发表于 2023-3-30 17:31
这个也是有专门技巧的，如下图

我之前都没接触过这些电路细节，临时想到有dc偏移需求才去研究。

你说是折腾，其实，这种动动脑子的折腾也没有坏处。

washu

小鬼头 发表于 2023-3-30 18:39
我之前都没接触过这些电路细节，临时想到有dc偏移需求才去研究。

你说是折腾，其实，这种动动脑子的折 ...

雀氏，我折腾出的那个极简 ESR 表，看来误差模型会比较头痛

小鬼头

washu 发表于 2023-3-30 18:51
雀氏，我折腾出的那个极简 ESR 表，看来误差模型会比较头痛

刚好我这里也开始着手算误差。

不过我这里的进度会比较慢。

红河310

washu 发表于 2023-3-30 18:51
雀氏，我折腾出的那个极简 ESR 表，看来误差模型会比较头痛

我用电1035内阻仪测的电解电容内阻比计算的容抗小的多，不知道是什么回事。判断好歪还得找好电容来对比。

小鬼头

abbey_tom 发表于 2023-3-26 16:31
单片机的ADC不像7106那么死板，
显示值是可以很自由的。
目前内置的AD可理解为将0－3.3V量化为4096份 ...

我想了解一下ad部分的性能，就是想知道

1、他大概相当于数字万用表多少位的精度

2、另外，他可以像数字万用表那样，通过切换来扩大测量的覆盖范围吗

3、他能有效分辨出的最小dc电压是多少mV或uV？

abbey_tom

小鬼头 发表于 2023-3-30 19:07
我想了解一下ad部分的性能，就是想知道

1、他大概相当于数字万用表多少位的精度

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，
不过我觉得应付本项目应该没有问题。
本次的MCU不带VREF输入（高端芯片有专用的外接VREF输入引脚），
可看作是直接使用电源电压为基准
(内部通过1.2V进行校准)，
它不接受负电压，12位输出，
将3.3V量化为最大值4095，
理论上相当于3位半吧（传统的3位半是正负1999计数，这个是正4095计数）。
即每BIT约为3.3V/4095＝0.80586mV,
权且可将此当成最小分辨率吧
3.3V可当做是满偏量程。
当然可以以此为基础扩展量程，
那就需要外部在前端进行分压（或放大）了。

我觉得这个精度做本次ESR应该够了，
采样频率最大可达14MHz
对于ESR应该也足够快，
如果觉得精度不够，
必要的话，可以牺牲采样率进行过采样提高分辨率，
通过软件做成接近14位的效果，
即分辨率再提高4倍还是有可能的。


AD的主要指标参考如下：

输入电压范围：0-VDDA（0-3.3V）

输入电流范围：0-220uA

输入电阻：50kΩ

采样频率：0.6-14MHz

资深技术

帖子中提到的开漏上拉下拉，可以使用单片机的DA输出，由软件控制即可，至于AD，不建议使用单片机片内的，我实际测试过，同样是12位的，片内的指标不如片外的，所以还是使用片外的比较好，速度要求不高的话使用24位的，电子秤基本都是24位的，精度没问题。

小鬼头

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，

看来不理想呀。既不是可变Vref的，输入信号幅度还要达3.3v才能利用上所有分辨率。

现在的电路，因为受3.3v电源限制，即使100%的电源电压利用率，因为要把ac变dc，那么，最高也就输出1.65v的dc电压。

但实际上，还要扣除2只二极管压降共0.6v，这样，电压可利用的动态范围只有2.7v。又，本电路有基准电阻上的固定偏移，他与满量程的信号电压是1:2的关系，即只有2/3可用于检测实际的被测ac信号。这样一算，只有2.7v的2/3，即1.8v的信号峰峰值摆幅。这还没有计算RR运放的“损耗”。

若按正弦波折算，1.8v的Vp-p，rms值只有0.636V。现在是半波整流，最后得到的dc输出电压，需乘以0.45这个平均值整流系数，只得到0.286V的dc电压。这已经是按比较理想情况计算的，可是仍离高效利用AD性能的3.3V太远。

小鬼头

小鬼头 发表于 2023-3-30 21:03
看来不理想呀。既不是可变Vref的，输入信号幅度还要达3.3v才能利用上所有分辨率。

现在的电路，因为受 ...

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，这时，ad实际需要测3.00V。

这相当于，让AD的分辨率能力下降至为原来的2/3，4096变成约2730。