合作设计基于mcu的数字式电容ESR表

mmck

老师你好 这个设备大概什么时候可以买到，有讨论群吗 ，或者团购

蓝杰13

大师分析的很全面，但这么一来就要考虑温漂了，电容esr本来就不是个固定值，工作频率漏电流温度测试电流源波形等等势必影响测量结果，就算是电容生产厂家也不会标注这么精确的数据，只能作为定性分析使用吧，10ma左右脉冲电流ADC_N次累加直接测量应该可以的吧

zhang3256827

小鬼头 发表于 2023-12-6 21:16
ramp v部分，在上面最后一个分析里已给出解析。sig与Vo的关系，上面也给出大部分的“答案”，明天再分 ...

根据你的分析 当充电时间很短  可以认为压降就是ESR的压降。根据这个原理 用现在的单片机可以很容易实现 。基本上不需要模拟电路。下面是我的分析 不知道是否正确。你帮忙分析一下。如果可行。那实现就很简单。


如果不需要更高的分辨率。放大部分可以忽略。也可以通过增大充电电流获得更高的分辨率。

不一定正确。共同探讨。

小鬼头

zhang3256827 发表于 2024-6-10 11:32
根据你的分析 当充电时间很短  可以认为压降就是ESR的压降。根据这个原理 用现在的单片机可以很容易实现  ...

你这里的计算大体上没问题，但有一个关键地方你可能没注意到。

1、你计算出来的2000uV电压，是500uS周期当中，只有8uS时间出现的电压。因此，mcu“看到”的电压不能按2000uV（即2mV）来计算。

2、如果按你图里的电路，通过RC滤波电路来把窄脉冲的2mV电压转换成dc电压，以便mcu作检测。那么，实际输出给mcu的dc电压（也即mcu“看到”的dc电压）就只有2mV的数十份之一。由于8uS只占500uS周期的1/62.5，按平均值粗算，mcu只得到约32uV、而不是2mV。

3、由上面可知，要获得你预想的效果，还需要增加一级精密运放（dc失调电压小的运放）才行。

zhang3256827

小鬼头 发表于 2024-6-10 12:40
你这里的计算大体上没问题，但有一个关键地方你可能没注意到。

1、你计算出来的2000uV电压，是500uS周 ...

我这个只是大概一个模型。具体电压用公式可以计算出来。
你模拟理论基础很扎实。可以计算一下不同容量的电容最多需要充电多长时间。然后三极管导通放电多久可以完全泄放掉。
能不能使用充电10us 。放电10us（实际测试计算，我只是举例）这样尽可能的将脉宽增加，使后级放大减轻压力。
测量的时候单片机可以自动设置量程。

小鬼头

zhang3256827 发表于 2024-6-10 14:06
我这个只是大概一个模型。具体电压用公式可以计算出来。
你模拟理论基础很扎实。可以计算一下不同容量的 ...

你这个构思，是想把mcu的adc功能充分利用起来。由于adc的分辨率高达12位（4096个计数），比起我前段时间构思的脉冲式esr表的“自制”adc有优势（仅100个计数），因此，可以把电路简化一些。

我之前的脉冲式esr表的设计，难点在于如何实现容量测量功能。精力基本集中在实现容量测量功能上，所以，没多往你这个方向作研究。

与我的脉冲式esr表设计相比，现在看，你这个构思方案虽然无法实现容量测量功能，但可以令esr测量电路这部分得以简化：

1、量程切换电路可以简化。因为adc的分辨率（计数总量）增大了约40倍，那么，即使实际有效的分辨率减至只增大10倍，你机子可以用2个量程来实现我机子4个量程的覆盖（但有效显示数字为2位，即100个计数）。

2、由于也是采用脉冲激励的时域信号处理方法，令esr值与检出的方波电压构成线性的正比例关系。有了这个基础之后，依靠mcu自带adc的能力，只要把检出的方波转换成dc电压，就能实现esr测量功能。

3、你现在电路里的rc滤波电路，实际上是用于提取出与Vesr成正比的dc电压、并希望让这个dc电压“质量”更优（纹波更少）。

4、就rc电路来说，他输出的dc电压平均值，由方波的占空比决定。

假设你采用10uS宽度、占空比为50%（即周期为20uS）的电流进行激励，那么，不管r和c的取值如何，理论上，你的mcu得到的dc输入电压的平均值为方波幅值的50%（你上面计算例子里，得到的是1000uV即1mV）。如果占空比改为25%，那么，mcu得到的dc输入电压的平均值就变为方波幅值的25%（你上面例子里就变为0.5mV）。

rc的取值，决定了输出给mcu的dc电压的纹波程度。rc时间常数越大，滤波效果越好、纹波越小，但dc电压的“建立”时间也越长，这个建立时间大概为rc时间常数的五、六倍。因为激励脉冲的宽度相当窄（仅10uS级），所以，“建立“时间方面不会构成问题（即使有问题，也可以采用多级rc滤波的方法，在不明显增大建立时间的同时，还能提升滤波效果）。

—————-从以上可以看出，我的脉冲式esr表设计，如果把容量测量功能去掉，是可以按以上途径来简化电路的。

law3411209

在网上找的一个7107芯片制作的数显ESR表，不知道怎么样，不知道能不能用7106替换7107芯片

taotaoliu199

小鬼头 发表于 2024-6-11 17:05
你这个构思，是想把mcu的adc功能充分利用起来。由于adc的分辨率高达12位（4096个计数），比起我前段时间 ...

小鬼头老师，网上的开源镊子价格已经很低了，功能还强。这个数字esr表看来要往低成本去设计，不然没有优势。有点鸡肋了。