使用ADS1220测量电阻的简单报告

abbey_tom

本试验源于washu的倡议，主张使用ADS1220，原帖见
http://www.crystalradio.cn/forum ... &fromuid=308632
ADS1220具有内置恒流源，
恒流可调为10/50/100/250/500/1000/1500uA,
其用户手册中有利用恒流源测量电阻的典型应用图（二线法）



显然，上图本质上就是通常的比例测量法，
只不过采用恒流驱动。
据此，准备的试验电路如下：



初步设计100R/1K/10K/100K/1M/10M等电阻测量档位，
档位切换采用CD4052电子自动切换，
但据说，CD4052 的 Ron(VDD=5V) 典型值高达 500Ω，
故采用CD4052时，相当于上图中的接触电阻高达500Ω，
该接触电阻将与参考电阻串联，
在低阻档位，其影响不容忽视，
比如100R档，设计参考电阻为100Ω，
加上这500Ω后，相当于参考电阻变成了600Ω，
这显然是无法使用的。
故增加一组CD4052，当100K档以下的低阻档时，
将参考电压正端VrefS 切换到R_100K的A点，
使得其能够不受接触电阻的影响，
仅采样"真正参考电阻"的电压。

为此制作了试验板，暂时没有标准电阻，
使用了1%精度的0805贴片电阻，
为方便试验，板上还设置了不少跳线。



首先是使用ADS内置恒流源，
恒流可调为10/50/100/250/500/1000/1500uA,
为保证ADS正常工作，其模拟引脚的电压一般不超过AVDD–0.9V，
当采用3.3V供电时，各模拟引脚电压应限制在2.4V以内，
故10uA时，最大可用参考电阻只能在240K以下，无法使用1MΩ以上档；
其恒流源最大可设1500uA, 好像有些小，
对于10Ω以下的电阻，待测电压只有15mV,
似乎难以保障精度。
在测量不同档位的电阻时，
还需要选择变换恒流源的大小，
比较烦琐。


另外，ADS恒流源的标称指标是 6% 精度和 50ppm 温度系数，
并不适合作为已知参数参与运算，
这种比例测量方案最终仍是使用参考电压（参考电阻两端的电压）与待测电阻电压的比值进行计算。
故此，我的结论是：
ADS1220的恒流源并不适合用于我们这种简单二线法宽范围测量电阻的场合，
实际试验情况也验证了这一结论。
最后，摒弃了采用内置恒流源驱动的方案，
改为直接通过3.3V的传统电压驱动方案。
这样，程序设计也可以简单得多。

这种方案可以测量大电阻，
使得10MΩ电阻档得以实现，
实测8M电阻的短期稳定度可达到5K。


初步实测，设计的6个电阻档，
从10MΩ档到100Ω档均可正常工作，
并且验证了在100Ω等低电阻档位下，
前述避免CD4052接触电阻影响的方案是成功的。
在100Ω档位下，
可以稳定测量10Ω以下的电阻，
在小电阻测量时，通过设置PGA，
可以使短期稳定度达到0.05Ω。

MF35_

这种方法测量没问题，还可以接成4线，需要注意的是AIN引脚的漏电流，这个芯片没有内部buff，PGA的漏电流是nA级别的，如果不用PGA，就更高了，而且REF引脚的漏电流是10nA，这会对高阻测量下的精度有较大影响。

这个电路保护电路也不太好做，因为电流源的驱动电压太低，没有充足的压降空间留给保护电路，如果用高电压电流源驱动，那么REF+和REF-又可能因为共模电压太高而需要转换电路，转换电路又引入了误差，当然可以把参考电阻接在低端，可这样高共模电压的问题就跑到IN端了，保护就更难加了

或者就用7129/7106那种电阻测量的保护电路，但那种效果很一般

另外，如果用芯片自带的10uA电流源，最大参考电阻是240k，而不是2.4M，10uA在2.4M上都24V了

abbey_tom

MF35_ 发表于 2024-3-8 14:46
这种方法测量没问题，还可以接成4线，需要注意的是AIN引脚的漏电流，这个芯片没有内部buff，PGA的漏电流是n ...

谢谢，受教了。
不需要精度太高，
也不需要四线，
目标能达到普通数字表水平就可以了，
这里只是做做试验。

MF35_

abbey_tom 发表于 2024-3-8 15:33
谢谢，受教了。
不需要精度太高，
也不需要四线，

如果电阻测量要达到10M，以参考电压为2.5V为例，测试电流就是250nA，如果是做三位半表，那么10M档位电阻测量的基本精度应在1%左右，各引脚的漏电流总和就不能大于2.5nA，所以ADS1220的nA级IN偏置电流以及10nA的REF偏置电流是不合格的，而且偏置电流是随着输入电压变化的，所以它引起的误差难以校准，还是需要加缓冲电路