合作设计基于mcu的数字式电容ESR表

小鬼头

abbey_tom 发表于 2023-3-31 22:36
专用的ADC一般都有所谓的增益误差校准和失调误差校准，
不知您这里的增益误差说的是不是类似。

刚翻看了手边的书，看其内容大致可以理解为，你说的2个误差是可以通过校正来消除（其实是相对消除，做不到绝对消除）的，但非线性误差无法通过校正来消除。还有，增益的不确定度（温度改变等带来运放开环增益的变化而引致）也无法消除。

有些运放设置有专门调零引脚，就是用于消除这个失调电压（偏移电压）的影响，让输出端准确到达零电位。

可以通过校正来消除增益误差、偏移（失调）误差，对于本esr表来说是一个很有利的条件。最后得到的误差指标结果，虽然目前还不知道怎么算，但因为已安排有最关键的这2项校正（偏移和增益），有可能比最初我们预想的还要好。

你这里贴的内容里，失调误差的“失调”，在英文里被称为offset ，他可翻译为失调，也可以翻译为偏移。我之前帖子一直说我们电路的偏移量什么什么的，用英语表达那个“偏移”就是offset。

手边书的上述内容启发我：

1、整流电路里二极管非线性压降的存在，将直接带来测量误差。

2、处理交流信号的电路，他的失真也是一个测量误差来源。


ps：我上面计算增益误差，主要是用于区分各种工作方式的优劣。他可以表征该电路抵御外界不利因素影响的能力（比如电源电压变化、以及刚才提到的温度变化）。

chaplin1999

washu 发表于 2023-3-31 15:00
我找了半天才找到 AVR 的 PGA 带宽只有 4kHZ...   而且启用 PGA 后分 ADC 辨率降低到 7 至 8 位  ...

https://gitee.com/rvmcu/ch573_pocket_multimeter?_from=gitee_search
大佬，国产wch 厂家出过一个ch573 实现 晶体管测试仪的demo ，你看看，有安卓 跟 源码，ch573是risc-v的，adc带pga. 你看看这个u怎么样，这个u只要2块多，这个项目能用么？
      
还有B 站 官方原理分析 视频https://www.bilibili.com/video/BV1J3411k7QB/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=1917a07db409b27dc6a563bbaa7005c6

washu

chaplin1999 发表于 2023-4-1 08:40
https://gitee.com/rvmcu/ch573_po ... ?_from=gitee_search
大佬，国产wch 厂家出过一个ch57 ...

这可真是蛋疼的 ADC 和 PGA 啊 就看楼主和 abbey_tom 坛友怎么看了

资深技术

非线性误差可以由单片机完成修正

washu

小鬼头 发表于 2023-4-1 00:48
刚翻看了手边的书，看其内容大致可以理解为，你说的2个误差是可以通过校正来消除（其实是相对消除，做不 ...

我在 voltgen 帖子中比较详细说了这个问题

1、整个模拟电路带来的非噪声误差，以及 ADC、DAC 等器件的非噪声误差，都是一个非线性需要高次拟合的曲线，但通常的，我们可以把非线性矫正成线性误差，这也是大多数高位台表校正时只需要输入 0 点和满幅（增益）两个值的原因

我的 Voltgen 也是这样处理的，通过写入高次函数的参数把整个系统误差尽量拉成直线，然后用户只需要输入 y=ax+b 的 a（增益误差） 和 b（失调误差）即可，实际上只需要输入增益误差，因为有自动零设计。

**后期提供多点拟合矫正，可做到 0.1ppm 尺度，但 ESR 表的非线性是否需要做到这个程度，我觉得是不必须的

2、Voltgen 的自矫正主要用途是消除温度对增益误差带来的影响，但那是在 6 位半下这种影响才比较显著，ESR 表因分辨率原因，其实可以不考虑这个问题。对 ESR 表来说，最大的问题是 0 点受夹具影响很大，需要提供“非厂家”的“用户矫正”，其实一般 LCR 表都有这个功能（夹具的开路补偿和短路补偿），ESR 表基本可不考虑开路补偿问题，主要是短路补偿问题，如果 1 做得好，那么它最后也是 y=ax+b 的 b（的一部分），可以简单代入消除。

3、噪声带来的误差通常可通过多次平均解决

abbey_tom

washu 发表于 2023-4-1 09:45
这可真是蛋疼的 ADC 和 PGA 啊  就看楼主和 abbey_tom 坛友怎么看了

这个最大只有2倍么，
那和没有也区别不大了。

小鬼头

washu 发表于 2023-4-1 10:02
我在 voltgen 帖子中比较详细说了这个问题

1、整个模拟电路带来的非噪声误差，以及 ADC、DAC 等器件的 ...

谢谢指教。

你说到的这些，已经属于再高一个层次的处理方法，需要mcu来做工作，我负责这部分还用不到。

不过有你没说出来的、对我有关增益误差和偏移误差方面认知的认可，我增强了信心。

scoopydoo

washu 发表于 2023-4-1 10:02
我在 voltgen 帖子中比较详细说了这个问题

1、整个模拟电路带来的非噪声误差，以及 ADC、DAC 等器件的 ...

补充一点，LCR、VNA等设备除了开路(OPEN)、短路(SHORT)校正之外通常还有负载(LOAD)校正。

yciii

大神云集，学习

小鬼头

三、电感档的测量量程粗算

由感抗计算公式，可得知各种激励（测试）电平可获得的测量上限：

1、0.2mVpp激励（对应的电阻档测量上限=20kΩ）
100khz时的测量上限为31.8mH
10khz时的测量上限为318mH
1khz时的测量上限为3.18H
100hz时的测量上限为31.8H

2、2mVpp激励（对应的电阻档测量上限=2kΩ）
100khz时的测量上限为3.18mH
10khz时的测量上限为31.8mH
1khz时的测量上限为318mH
100hz时的测量上限为3.18H

3、20mVpp激励（对应的电阻档测量上限=200Ω)
100khz时的测量上限为318uH
10khz时的测量上限为3.18mH
1khz时的测量上限为31.8mH
100hz时的测量上限为318mH

4、200mVpp激励（对应的电阻档测量上限=20Ω)
100khz时的测量上限为31.8uH，测量下限0.16uH（对应0.1Ω电阻）
10khz时的测量上限为318uH，测量下限1.6uH（对应0.1Ω电阻）
1khz时的测量上限为3.18mH，测量下限16uH（对应0.1Ω电阻）
100hz时的测量上限为31.8mH，测量下限160uH（对应0.1Ω电阻）

四、电容档的测量量程粗算

由容抗计算公式，可得知各种激励（测试）电平可获得的测量上限：

1、0.2mVpp激励（对应的电阻档测量上限=20kΩ）
100khz时的测量上限为80pF
10khz时的测量上限为800pF
1khz时的测量上限为8nF
100hz时的测量上限为80nF

2、2mVpp激励（对应的电阻档测量上限=2kΩ）
100khz时的测量上限为800pF
10khz时的测量上限为8nF
1khz时的测量上限为80nF
100hz时的测量上限为800nF

3、20mVpp激励（对应的电阻档测量上限=200Ω)
100khz时的测量上限为8nF
10khz时的测量上限为80nF
1khz时的测量上限为800nF
100hz时的测量上限为8uF

4、200mVpp激励（对应的电阻档测量上限=20Ω)
100khz时的测量上限为80nF，测量下限400pF（对应0.1Ω电阻）
10khz时的测量上限为800nF，测量下限4nF（对应0.1Ω电阻）
1khz时的测量上限为8uF，测量下限40nF（对应0.1Ω电阻）
100hz时的测量上限为80uF，测量下限400nF（对应0.1Ω电阻）

——————————
以上仅是罗列一下，用来看看各种工作方式（频率与电平的搭配组合）能覆盖的范围。

小鬼头

电容档的粗算好像有问题，算反了方向。到时再更改

小鬼头

想问一问，现在流行的mcu，当他的输出引脚设置为开漏方式，那么，mcu令这只引脚为L电平（即是内部的n沟mos管完全导通）时，这只引脚对地的电阻大概是多少？（即内部n沟mos管的Ron是多少？）

我打算利用mcu的引脚这个特性，当成电子开关来用，以控制整流运放产生pga的可变增益效果。我知道cmos芯片的这种电阻是数十欧姆的程度，但不知道mcu的情况，想了解一下。

abbey_tom

小鬼头 发表于 2023-4-2 19:32
想问一问，现在流行的mcu，当他的输出引脚设置为开漏方式，那么，mcu令这只引脚为L电平（即是内部的n沟mos ...

这个详细电阻还真没有资料，
查了一下相关数据手册，
只有最大电压值为0.4V

这个我觉得就按N沟道MOS管的一般指标吧

TT用的是20Ω，
但这个电阻并不精确，
上次washu贴出的TT的ESR测量方法，
测量不准确的原因的第3条就是：
使用这个并不准确得知的电阻作为参考值。

小鬼头

abbey_tom 发表于 2023-4-2 20:44
这个详细电阻还真没有资料，
查了一下相关数据手册，
只有最大电压值为0.4V

嗯。应该可以倒算出来。

因为这时候的mos是处于on态，进入了“可变电阻区”，他的ds极之间呈现出一只线性良好的电阻（ic内部的电阻很多就是利用这一特点来制作的）。

按此，Ron=0.4V/8mA=50欧，那就是，引脚的这个电阻在50欧以内

abbey_tom

小鬼头 发表于 2023-4-2 20:57
嗯。应该可以倒算出来。

因为这时候的mos是处于on态，进入了“可变电阻区”，他的ds极之间呈现出一只 ...

电流20mA时最大为1.3V。
那个条件没有看太明白：
“8个引脚同时灌入电流时”
（when 8 pins are sunk at same time）
各个引脚应该是独立的吧