合作设计基于mcu的数字式电容ESR表

abbey_tom

xjw01 发表于 2023-5-16 17:31
用PWM比对非线性误差是最方便的。
PWM可以做到高线性。PWM本身的非线性误差，是端口在高电平时与低电平 ...

按照您的理论推算，
PWM的输出线性度不错，
是不是精度也可以当作一个一般的基准源了？
不过，
我还是有些疑惑的，
这个AIR32没有VREF端子，
无法引入基准源，
应该是把VDDA和VSSA内部联接作为基准了，
那么ADC、DAC都是以此为基准的，
PWM所依靠的高低电平，
也还是与电源的稳定脱不了干系。
那么这样，电源稳定的影响又如何呢？

abbey_tom

在JLC打了一版开发板，
集成了MF47双显表用的ADS1220、
指针表头PWM驱动及蜂鸣器，
可以开展相关编程测试。


我的 中 国 芯

xjw01

abbey_tom 发表于 2023-5-16 17:50
按照您的理论推算，
PWM的输出线性度不错，
是不是精度也可以当作一个一般的基准源了？

高线性DAC，就用PWM
高速DAC，用直接ＤＡＣ

高频正弦波，外置DDS或方波+滤波。外置ＤＤＳ滤波容易，方波则滤波较难。外置DDS成本较高。

高速检波：端口同步检波或运放检波。成本低，且可以做高频检波，如几百kHz，甚至几MHz。
中低速检波：直接ADC采样或等效采样。成本最低。适合s-t-m-32或现在的s-t-c-32，用定时器或PWM触发进行采样更容易实现同步，不一定要用DMA

同步检波的另一种型式，外部电子开关+积分器，可以实现低频时，以较少的周期实现同步检波。成本比较高。我比较喜欢这种型式检波，便一直没有动手制作。

abbey_tom

xjw01 发表于 2023-5-16 16:29

您这个测试，
PWM的周期是多少？
ADC是单次采样还是多次平均
我今天简单测试了一下单次采样与PWM输出的比较，
好像不太理想。
二阶RC滤波使用了您提供的元件参数。

小鬼头

现在上更新后的草图（草图13， 手持3V7版 & 9V版）。这个草图13可供PCB设计，因此，特意再加多2个细节图








相关更改说明：

1、根据近日对保护电路的试验结果，对相关部分作了更改。

主要包括：
（1）在U2A运放的输出端增加了2只1N4004二极管加强保护。如果缺少了这2只二极管，试验中运放U2会损坏。
（2）将保护电路的47u高压电解，由100V耐压提升至400V。相应地，省去原TVS管，单纯依靠电解耐压来承受测量/误测时的外部正方向高压，并用一只1N4004来给高压电解提供反向保护。

经此修改后，现在的电路能承受住350V的持续DC高压的考验，而对于充饱350V高压电的大电解，更是没有问题。也就是，允许直接测350V以下的电池内阻，其保护能力与我当年设计的指针式ESR表很接近。

2、修改个别元件编号，还修改了47u高压电解并联的放电电阻参数。


3、因为400V的47u高压电解体积大，特提供一个备选方案。见下图（按此图对草图13进行改动）。

此备选方案使用体积小很多的100V的47u高压电解，以满足小体积机箱时的需求。为了提供保护，需给TVS管增加一只100欧/1W的串联电阻。如果没有这只串联电阻，试验中TVS管很容易损坏（即使是面对充饱350V高压电的大电解时）。TVS管改为同规格即100V的双向TVS管（也可以像之前那样采用单向TVS管，但要按草图12那样的方向来安装）。

此备选方案的保护能力有所下降，但仍具备测量90V以下电池内阻的能力、以及在误测充饱高压电（至少可达350V）的大电解时提供足够保护的能力。具体如下：

（1）反向时（指外部高压－极接ESR/R/L/C端子、+极接COM端子），具备正选方案的保护能力。即是，能承受350V的持续DC高压的考验，也能承受充饱350V高压电的大电解的考验。

（2）正向时（指外部高压+极接ESR/R/L/C端子、－极接COM端子），只能承受充饱350V高压电的大电解的考验。对于持续的DC高压，只能承受约90V及以下的考验，如果测量的是高于100V的持续DC高压，TVS管会过热损坏。


最后，致Abbey_tom：你现在可以着手按草图13来画PCB了。

老郑小烧

小鬼头 发表于 2023-5-24 16:29
现在上更新后的草图（草图13， 手持3V7版 & 9V版）。这个草图13可供PCB设计，因此，特意再加多2个细节图

...

最后一图，修改前后标注反了？
PS：没反，全部看完后看明白了，呵呵。

小鬼头

老郑小烧 发表于 2023-5-24 16:48
最后一图，修改前后标注反了？

没有标反。图1是草图13的正选方案，图2是备选方案。

把2个图同时贴出来，是方便看出要对正选方案作哪些改动、与正选方案有什么区别。

往事已去

小鬼头 发表于 2023-5-24 16:29
现在上更新后的草图（草图13， 手持3V7版 & 9V版）。这个草图13可供PCB设计，因此，特意再加多2个细节图

...

C9用400V体积有点太大，有没有别的招数？例如用可控硅，高于100V时可控硅导通，高压直接就加到可恢复保险丝上了。为限制导通时的冲击电流（来自外部和C9)需要加个小阻值电阻。

小鬼头

往事已去 发表于 2023-5-24 17:02
C9用400V体积有点太大，有没有别的招数？例如用可控硅，高于100V时可控硅导通，高压直接就加到可恢复保险 ...

可控硅方案曾考虑过。但觉得又复杂了一些，不可取。所以选现在这2个方案。

即使是备用方案，按我使用esr表的经验，已算是足够好了。拿着他去误测持续高压（超100v）的机会几乎没有，因为检修时都会把被测对象所在的机子关掉。

abbey_tom

小鬼头 发表于 2023-5-24 16:29
现在上更新后的草图（草图13， 手持3V7版 & 9V版）。这个草图13可供PCB设计，因此，特意再加多2个细节图

...

好的，
图片很清晰。

往事已去

小鬼头 发表于 2023-5-24 17:26
可控硅方案曾考虑过。但觉得又复杂了一些，不可取。所以选现在这2个方案。

即使是备用方案，按我使用e ...

也不算复杂，体积大了线路也长，会影响读数。我常用我的esr表给大电容放电，方便，实用功能。

abbey_tom

小鬼头 发表于 2023-5-24 16:29
现在上更新后的草图（草图13， 手持3V7版 & 9V版）。这个草图13可供PCB设计，因此，特意再加多2个细节图

...

先用JLC把图画出来，
看看有没有什么错误

小鬼头

abbey_tom 发表于 2023-5-25 07:58
先用JLC把图画出来，
看看有没有什么错误

图画得漂亮。

需要修正一下：U102运放的8脚应接+Vcc，C112应为22u。其他没发现有误。

abbey_tom

小鬼头 发表于 2023-5-25 08:56
图画得漂亮。

需要修正一下：U102运放的8脚应接+Vcc，C112应为22u。其他没发现有误。

不好意思，
漏接了这个运放的电源，
现已补正。
另：关于后续想法请看站短。

gabykayak

期待最终定稿