DIY一个毫欧计，分辨力达到1微欧

lilith · 发表于 2013-2-1 15:48:03

lijianzhao 发表于 2013-1-31 23:49
呵呵，欢迎拍砖。纯技术探讨～～

1、一般来讲，uV级别信号的测量需要辅助其他技术，比如斩波、同步检测 ...

Agilent 34420A就是直接测的

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34420 纳伏表，貌似里面有斩波前级？

lilith · 发表于 2013-2-1 15:56:41

lijianzhao 发表于 2013-1-30 20:29
对了，提醒一句，你的输出部分没有一点保护措施，

建议模仿Agilent的电路加一下吧，不要这么高防护（100 ...

是的

毕竟是 DIY 嘛，不是做产品，所以保护什么的完全不考虑的说

当然以后可能会考虑加上。话说这上面选用的器件都是在符合性能前提下选用了最廉价的器件阿，哪有什么奢侈器件涅，最昂贵的就是电压基准 LM399，问题是自恒温电压基准就只有它了，我总不能买一支 1n829 然后自己做一个恒温槽对吧，这样做的好不好先不说（我肯定做不好），成本肯定更高，而且体积绝对更大，一颗 LM399 也就是时四十多软妹币而已。其它的，都是在符合设计性能前提下选择了最为廉价的器件了

fickle · 发表于 2013-2-1 21:59:13

lijianzhao 发表于 2013-2-1 10:53
大家都知道，毫欧级的电阻，如果不是4线的，精度不可能有1%。例如我测试用的100毫欧金属膜电阻，它的管腿 ...

“这个粗铜线测试，应该能充分说明我的分辨力了吧。”

--- 感觉你对四线测量没有明白。

--- 开尔文夹除了像你图片使用的那种外，还有四线分开的开尔文夹。

--- 毫欧电阻测量可以使用你图中开尔文价，正如测量2毫欧那样。（至于金属环电阻夹法是距离电阻体10mm，这个是工艺。显然你不明白这点。）

--- 至于你的“粗铜线测试”测量的夹具使用是错误。应该使用4线分离的开尔文夹，而且要引出电压测量端。因此，我对你的所谓“粗铜线测试”测试完全无视。

---- 如果你想拿这种测量结果，说明有1uohm分辨力的话，#￥…………%￥##

fickle · 发表于 2013-2-1 22:07:16

lijianzhao 发表于 2013-2-1 10:37
34420的分辨率是0.1微欧，因此它测2毫欧，可能的读数应该是2.0020~1.9979毫欧

你又把分辨力和精度混为一 ...

“34420的分辨率是0.1微欧，因此它测2毫欧，可能的读数应该是2.0020~1.9979毫欧

你又把分辨力和精度混为一谈了”

--- 34420A谁告诉你分辨力是0.1uohm了？呵呵，好好看看下图，这个可不是分辨力哟。

Elec_Ramble · 发表于 2013-2-1 22:41:23

学习了，做仪表、信号源都是很深的一门学问!!
来自：amoBBS 阿莫电子论坛 Windows Phone 7 客户端

fickle · 发表于 2013-2-1 22:52:19

lilith 发表于 2013-2-1 15:38
、一般来讲，uV级别信号的测量需要辅助其他技术，比如斩波、同步检测等技术得以实现。现在看到adc直接得 ...

“但对楼主来说，他确实只是简单通过一个单片 ADC（甚至是集成了 ADC 的单片机）获得这样的分辨率了”

--- 如果只是说使用100mA测量毫欧电阻，这个相信；如果说测量1微欧，这个真需要看个究竟。

--- 如果分辨率达到1微欧，那么准确测量10微欧，显然不是问题。而完成这些只是使用一个10元单片机？！

--- 如果真是这样，那么那些上千上万的仪器，呵呵，钱途可不妙。

lijianzhao · 发表于 2013-2-2 00:01:55

fickle 发表于 2013-2-1 22:07
“34420的分辨率是0.1微欧，因此它测2毫欧，可能的读数应该是2.0020~1.9979毫欧

你又把分辨力和精度混为 ...

好吧，我们统一一下术语，都参考我国的《JJF 1094-2002 测量仪器特性评定》，行不？

从34420A的sensitivity使用的单位nV或者微欧来看，可以知道34420A的sensitivity不是JJF里面的sensitivity，而是分辨力。因为JJF的sensitivity的定义是一个比值
我一直使用的术语是分辨力（有时候写成分辨率，是不严谨的），显示变化一个字的示值差是1微欧，则分辨力为1微欧。JJF 1094 P12的这个例子就是证明。

我的粗铜线测试仅仅表示我能显示这么小的数值，而且这些数值的示值差是这个粗铜线的电阻。虽然这个图没有实现一个字的变化，但至少证明是铜线长度的比例变化和我显示数值的变化是基本线性的。我是知道应该使用分离的4线测试，不过我懒得做线（我的线是直接焊接在板子上：），以为这个粗糙的验证就可以让你理解

你提醒我了，其实我可以用分离的4线+粗铜线，做一下我这个表在百微欧范围内的线性和分辨力测试

lijianzhao · 发表于 2013-2-2 00:22:03

本帖最后由 lijianzhao 于 2013-2-2 07:34 编辑

fickle 发表于 2013-2-1 22:52
“但对楼主来说，他确实只是简单通过一个单片 ADC（甚至是集成了 ADC 的单片机）获得这样的分辨率了”

- ...

--- 如果分辨率达到1微欧，那么准确测量10微欧，显然不是问题

这个观念可能我们的最大分歧。
我一直强调，分辨力不等于精度～～
计量的精确度亦称准确度(accuracy of measurement)，系指被测量的测得值之间的一致程度以及与其“真值”的接近程度，即是精密度和正确度的综合概念。从测量误差的角度来说，精确度(准确度)是测得值的随机误差和系统误差的综合反映。
而分辨力，仅仅是说这个仪器能分辨最小的单位。分辨力高是精度高的前提，但是不是分辨力高的就一定精度高，最典型的是温度，好多数字的温度探头都能分辨到0.01度甚至以下，但是精度只有+/-1度
我的设计上保证分辨力高，但是精度受限于基准电阻，因此我敢说换成好电阻，我的精度可以到0.1%甚至可能到0.01%

lilith · 发表于 2013-2-2 01:53:55

本帖最后由 lilith 于 2013-2-2 02:22 编辑

fickle 发表于 2013-2-1 22:52
“但对楼主来说，他确实只是简单通过一个单片 ADC（甚至是集成了 ADC 的单片机）获得这样的分辨率了”

- ...

如果分辨率达到1微欧，那么准确测量10微欧，显然不是问题。而完成这些只是使用一个10元单片机？！

--- 如果真是这样，那么那些上千上万的仪器，呵呵，钱途可不妙。

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分辨率（Resolution）达到 1u ohm，完全不能等于“准确”（Accuracy）测量 10u ohm，分辨率和准确度（=精度）唯一能关联起来的概念就是，分辨率必须满足精度表达式，否则将因为分辨率不足而无法表述要求的测量结果精度。如果分辨率高于精度表达式，那么分辨率（的变化）对精度是没有影响的，但是超过精度（表达式）的分辨率不代表是没有用处的，无噪声分辨率可以在超过精度（表达式）的时候，用于观测被测物理量的微小变化。

一个例子是，比如现在流行的 8 位半万用表（直流电压表），分辨率为 1/100000000，精度通常只有 8ppm（8/1000000）左右，但是否表示 8 位半万用表没有制造意义，只需要制造 5 位半万用表就可以了呢？反正 8/1000000 的精度，差不多就是 5 位半精度了。可是，一台 5 位半电压表，无法在 10V 的动态范围下观察到 1uV 的微小变化，也就是说，它的动态范围只有 100dB，对于需要 140dB 动态范围的测量，无能为力。

如果你需要测量一个 10uV 的信号，要求对变化的敏感是 1uV，那么你需要的动态范围只有 20dB，实际上一台三位半的表就能满足你，如果它有 100uV 量程。但如果你需要在 1A 电流中分辨 1uA 变化，那么你需要一台具有 120dB 动态的表，一块三位半的表就不能满足你了，你需要一台 6 位半的，至于准确度，是另一回事。

因此，楼主的仪器，能分辨、不表示它可以准确测量 10u OHM，能做到什么程度我不知道，或许楼主自己知道。

至于你提到、我提到、楼主也提到的，几乎就是标杆的 34420，你们传上来的图片我都看不到，我也懒得传了，直接文字描述，34420 的指标，
1OHM 的测试电流为 10mA，精度指标是 0.007%+0.0002%，也就是说，测量一个 10u OHM 电阻，结果在 10u * 0.007% + 1 * 0.0002% = 10 +/- 2.0007u = 8u~12u，也就是说，按照手册给出的指标，测量结果在 8u - 12u 之间是符合厂家指标的，对于 10u OHM 电阻来说，这个结果的精度是 20%

楼主宣称的精度我没仔细看，如果超过这个指标，我是不太相信的 :)

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虽然没看到图，但你能指出楼主使用的 4 线接法错误的话（楼主似乎也承认了？）那么你应该充分了解

1、精度和分辨率的关系
2、一个商品仪器的成本与售价

1 不再赘述了，2 的话，其实楼主自己也说了，他使用的参考标准电阻很烂，如果要达到宣称的指标*需要更换一下这个电阻，这个电阻其实很贵的

而且，千元级毫欧表的话，楼主这玩意做好了说不定能和他们 PK 一下，不过你让楼主把这玩意做成商品形式的再统计一下成本，楼主曾经说过我的某个小制作使用了太过昂贵的元件这个那个，楼主似乎有制作产品的经验，估计能正确统计出可以哭的成本

至于安捷伦的 34420，楼主那玩意和 34420 比差得实在是太远了，其实是没法比的，我都说过了，楼主自己还狡辩说毫欧表不需要测量到兆欧级，人家 34420 就能，所以我一度怀疑楼主的电路结构，楼主也在前面提到我的某个小制作中使用的电路结构过于复杂（类似于安捷伦的仪器的结构：阿，我就是抄袭的，我承认呢

）
，不过复杂有复杂的道理，所以你到不必担心安捷伦的钱途，担心一下我和楼主的还差不多

传送门：http://www.amobbs.com/thread-5517797-1-1.html
楼主认为我使用了过度奢侈的元件的小制作

它类似于楼主的玩意，我宣称它的分辨率很好很高的唷

*楼主宣称的指标是有问题的，一个精度指标通常表达为 Reading% + Range% 或 Reading% + Count，+ 号后面的参数在小信号下很有决定性意义，比如 34420，前面说了，测量 1 欧姆的误差只有 0.0072%，测量 10 微欧姆的时候达到了 20%！这都是 + 号后面参数惹的祸

hhxb · 发表于 2013-2-2 02:13:31

本帖最后由 hhxb 于 2013-2-2 02:21 编辑

1微欧乍看之下很牛逼，后来发现是C8051F的AD位数高跟楼主的电路设计水平没啥关系

即使达到了这个分辨率也没多大意义，一个电阻这一秒是100.000mΩ下一秒肯定不是100.000mΩ因为金属有温度系数，测试电流比较大必然有发热，其带来的变化肯定大于1微欧；

lilith · 发表于 2013-2-2 02:31:21

hhxb 发表于 2013-2-2 02:13
1微欧乍看之下很牛逼，后来发现是C8051F的AD位数高跟楼主的电路设计水平没啥关系

即使达到了这个分辨率也 ...

您的话分两半看，1u ohm 的分辨率，楼主确实是依赖于 ADC 自身，和电路的关系可能是不大的，当然这一点也需要再分析分析、试验试验，我也提到过这个问题，而且我在类似的制作中使用的电路复杂程度还被楼主说了

这里涉及两个方面的问题，第一个是设计方向，我和楼主的并不一致，只是相互重叠了部分功能（楼主是毫欧表，我是源表）；另一个其实楼主很巧妙分析了 ADC 以及 ADC 片内 PGA 对测量的影响而没有使用复杂的外部放大电路（高阻抗低噪声的放大器不好做），并且利用 ADC 的差分基准和差分输入极度简化了电路设计，这些虽然看起来简单，但并不能认为其原理也简单。

不过这样做妥不妥还是需要具体验证，理论分析上我觉得没有什么不妥，只要满足测试阻抗要求。当然，楼主还是需要在宣称指标的时候注意 ADC/PGA 阻抗的影响、ADC 和放大其本身失调的影响。

但分辨率是否有意义另当别论，我前面论述了。不过你说的也对，由于电流热效应，应该考虑它对参考电阻和被测电阻的影响，所以安捷伦 34420 是使用 10mA 测试电流来作为 1 欧姆量程的激励电流的。不过具体情况具体分析，也有需要使用大测试电流的场合，当然楼主的问题在于其参考电阻本身的温度系数不行，这个楼主自己倒也是明白的所以也就不必多说了。

lijianzhao · 发表于 2013-2-2 08:20:09

本帖最后由 lijianzhao 于 2013-2-2 13:05 编辑

早上写的太匆忙，有错误，明上更正

laozheng002 · 发表于 2013-2-2 08:24:25

什么地方需要用到这么精确的仪表？？？

fickle · 发表于 2013-2-2 23:34:56

lilith 发表于 2013-2-2 01:53
如果分辨率达到1微欧，那么准确测量10微欧，显然不是问题。而完成这些只是使用一个10元单片机？！

--- ...

"分辨率（Resolution）达到 1u ohm，完全不能等于“准确”（Accuracy）测量 10u ohm，"

--- 如果分辨率是1 u ohm，那么测量10u ohm 电阻得到的范围是0.9 - 1.1 u ohm。

--- 如果使用10mA测量10u ohm前提下，已经很准了，很多人会佩服的。

--- 如果使用10A测量10 u ohm得到这个结果，就会有人说，测的什么奶奶样。

-- 为什么同样测量一个东东，待遇咋着不一样呢？因为有个前提，分辨率。

lilith · 发表于 2013-2-3 00:02:56

fickle 发表于 2013-2-2 23:34
"分辨率（Resolution）达到 1u ohm，完全不能等于“准确”（Accuracy）测量 10u ohm，"

--- 如果分辨率 ...

如果分辨率是1 u ohm，那么测量10u ohm 电阻得到的范围是0.9 - 1.1 u ohm。

+++++++++++++++++

楼主说你混淆了分辨率和精度的概念你不承认，你看看。

lllaaa · 发表于 2013-2-3 00:32:53

怎么知道一个adc 参考电压可以给的最小值啊？比如不可能给参考电压1mv，然后24bit adc还可以去测量极微电压吧？

lllaaa · 发表于 2013-2-3 00:43:58

另外过采样是否要求被测信号与白噪声叠加才有意义啊？如果我用类似max12555这种14bit 95Msps的adc对被测信号采样然后平均和直接用24bit adc采样有何区别呢？

7073640 · 发表于 2013-2-3 00:59:04

论坛的收藏功能在哪手机版本可以收藏 PC版本不知道如何收藏

lilith · 发表于 2013-2-3 09:33:01

lllaaa 发表于 2013-2-3 00:43
另外过采样是否要求被测信号与白噪声叠加才有意义啊？如果我用类似max12555这种14bit 95Msps的adc对被测信 ...

理论上说，sigma-delta ADC 就是一种过采样 ADC，通过一个分辨率很低、速度很快的 ADC 对输入信号进行过采样最终得到一个高分辨率、低速度的转换结果。你用一个 14bit、100M ADC 对输入信号进行过采样，速度差不多是 100M/4^(24-14)=100HZ 不到，这还是理论速度，实际上视你引入白噪声的方法、数字滤波器的实现方式等，未必能达到这个速度或者在这个速度下，你的噪声未必满足 24bit 分辨率应有的噪声指标。

marshallemon · 发表于 2013-2-3 10:09:19

喜欢LZ关于输入阻抗影响被测信号的处理，另外问下，这个输入阻抗在输入范围内是定值吗？

fickle · 发表于 2013-2-3 10:16:36

lilith 发表于 2013-2-3 00:02
如果分辨率是1 u ohm，那么测量10u ohm 电阻得到的范围是0.9 - 1.1 u ohm。

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"楼主说你混淆了分辨率和精度的概念你不承认，你看看。"

-- 这个真不敢承认，呵呵，你在琢磨琢磨。

cgqing · 发表于 2013-2-3 10:17:18

进来学习学习

lijianzhao · 发表于 2013-2-3 10:39:54

lilith 发表于 2013-2-3 00:02
如果分辨率是1 u ohm，那么测量10u ohm 电阻得到的范围是0.9 - 1.1 u ohm。

+++++++++++++++++

关于精度和分辨力的讨论，我觉得lilith和我已经说得很清楚了
最后再给两个四位半表的指标大家看看，加深理解

首先是固纬的GDM-8145，一个廉价的桌面台式四位半万用表

可见200mV量程的分辨力是10uV=0.01mV，精度是读数0.03%+4LSB

第二个是UNIT的UT61E，手持的四位半万用表

200mV量程的分辨力同样是10uV=0.01mV，但是精度为读数0.1%+5LSB

同样测试一个真值为100mV的信号，GDM-8145的可能显示值是100*(1+0.03%)+0.04 到 100*(1-0.03%)-0.04，即100.07～99.93mV。对于100mV来说，绝对误差为0.07%
UT61E的可能显示是100*(1+0.1%)+0.05 到 100*(1-0.1%)-0.055，即100.15～99.85mV。对于100mV来说，绝对误差为0.15%

一个表称为几位半，说的仅仅是分辨力，和精度无关。UT61E被戏称为四位半的表三位半的精度～～
为什么大家容易把分辨力和精度搞混呢？那是因为分辨力高是精度高的前提，在设计仪表时，分辨力做上去了，同样会把精度提高，分辨力和精度一般是匹配的，分辨力越高的表精度一般也是越高的

我这个表从设计上保证了高分辨力，精度就几乎靠基准电阻了。
在用现在的基准电阻的前提下，大家也可以说我这个微欧计是五位半的表三位半的精度～～

fickle · 发表于 2013-2-3 10:51:09

lilith 发表于 2013-2-2 01:53
如果分辨率达到1微欧，那么准确测量10微欧，显然不是问题。而完成这些只是使用一个10元单片机？！

--- ...

"对于 10u OHM 电阻来说，这个结果的精度是 20%"

-- 即使是精度高达20%，我想你也不会否认测量这个10u ohm的准确性。因为现阶段测量水平，很难超越这个在10mA测试条件下，得到精度指标。

-- 呵呵，我想我们份额分歧就在于此。

lllaaa · 发表于 2013-2-3 11:15:57

是不是一个 1mohm的电阻和一个1.001mohm的电阻能用lz的表区分出来就能证明有1uohm的分辨力？
但虽然能够分辨出来，但是有可能显示的读数是800uohm和801uohm，这就证明精确度很差。表示参考电阻严重不靠谱，需要靠高级别的电阻来提升精度?

lllaaa · 发表于 2013-2-3 11:33:54

我找了一下手头只有一种adc，http://www.ti.com/lit/ds/symlink/pcm1807.pdf
这个是audio adc。和350内置的这个有多大差距呢？

或者说如果要测量小信号，抛开audio adc这个分类不看，要关注哪些指标来判断是否合适？

lijianzhao · 发表于 2013-2-3 11:43:03

lllaaa 发表于 2013-2-3 11:15
是不是一个 1mohm的电阻和一个1.001mohm的电阻能用lz的表区分出来就能证明有1uohm的分辨力？
但虽然能够分 ...

“是不是一个 1mohm的电阻和一个1.001mohm的电阻能用lz的表区分出来就能证明有1uohm的分辨力？
但虽然能够分辨出来，但是有可能显示的读数是800uohm和801uohm，这就证明精确度很差。表示参考电阻严重不靠谱，需要靠高级别的电阻来提升精度?”

理解非常正确

继续上次的铜丝测试，土就土点，大家不要喷
铜丝直径1.38mm，就是1.5mm2的电线

长度大概是25.5mm，我的夹子比较宽，不知道具体测量点在哪里，而且应该用4线分离的连接，大家将就吧

铜在25度时的电阻率是0.0175 Ω · mm2/m，现在我的室温基本上就是这样（我也懒得测，本身这个演示误差就很大，不在乎这一点了）

因此这一截铜丝的电阻大概是0.0175*25.5mm/1.5mm2=298微欧

我的读数是314微欧，还是靠谱的吧

我这个东东是否有实用价值，各位自己判断

lilith · 发表于 2013-2-3 11:45:49

lllaaa 发表于 2013-2-3 11:15
是不是一个 1mohm的电阻和一个1.001mohm的电阻能用lz的表区分出来就能证明有1uohm的分辨力？
但虽然能够分 ...

分辨率要扯也能扯很多，但大体上是这个意思，不过这其中还涉及具体的一些问题，比如噪声、温度系数、测试重复性、线性、单调性等等。

我们希望一个 ADC 甚至一个仪器，它的入口（输入信号）和出口（输出的测量结果）具有良好的一次函数关系，也就是说结果和输入信号之间的关系应该是随着输入信号增大，结果呈线性增大，但实际上由于多种因素，比如输入放大电路的偏置电流、放大电路的非线性，积分电容的耗损、电路的噪声等等，往往得不到理想的结果，也就是说，楼主的表或者一般的仪器，都可能

测试一个 1m ohm 电阻和一个 1.001m ohm 电阻（假设这两个电阻是准确的），
对于前者，结果可能在 9.995-1.005 之间（可以表达为 0.5% 误差，或 0.2% Reading + 3 Count 误差）
对以后者，同样上述表达式的结果在 9.996-1.007 之间

可是，同一个表在几乎同一个时间和环境下，它应该比如测试第一个电阻的结果，是 1.003，那么测试第二个电阻的结果，应该是 1.004，这样的话符合一般的认识规律。但实，实际上，未必如此，比如单调性和重复性误差会导致结果在预期之外，单调性表现为，测试后一个电阻得到的结果总是小于前者，也就是说随着输入信号增大，可能在某些时候出现输出结果变小的情况；重复性表现为，对前一个电阻测试比如 10 次，每一次的结果都不同，大致分布在某个范围；同样对后者也是，那么如果这个分布范围的密度低，就很难比较两者谁大谁小（涉及精密度概念）。

在待测信号很小或分辨率很高的时候，单调性和重复性会比较凸显，此外噪声、温度系数、线性的问题也容易凸显出来，所以楼主的嚎殴表，作为一个仪器应有的测试重复性指标、线性指标和单调性指标并未经过测试，而且我想也很不好测试

下图是我对我的 Voltgen 的一个非线性误差测试，非线性的单调性很糟糕

lilith · 发表于 2013-2-3 11:56:52

lllaaa 发表于 2013-2-3 11:33
我找了一下手头只有一种adc，http://www.ti.com/lit/ds/symlink/pcm1807.pdf
这个是audio adc。和350内置的 ...

精密 ADC，看重的是分辨率、线性度、噪声（信噪比）之类指标，然后才是速度和其他指标，话说回来音频 ADC 的信噪比其实要求也不低吧

Ti 的话，我在用一个比较廉价的 ADS1232，你看一下他的指标

线性和温度系数

噪声

lllaaa · 发表于 2013-2-3 12:02:34

38上老见人用ltc244x

lilith · 发表于 2013-2-3 12:07:17

lllaaa 发表于 2013-2-3 12:02
38上老见人用ltc244x

我的 voltgen 用的就是 LTC2400

2440 比 1232 性能好，但是 1、价格高不少 2、输入阻抗很低很低 3、没有内置放大

2440 更合适做仪表，Fluke 的新 5 位半好像就是用 2440 做的；1232 适合做电子称，不过貌似对国内做烂了的电子称来说，1232 还是太贵了

Eastnorth · 发表于 2013-2-3 12:15:00

lijianzhao 发表于 2013-2-3 11:43
“是不是一个 1mohm的电阻和一个1.001mohm的电阻能用lz的表区分出来就能证明有1uohm的分辨力？
但虽然能 ...

从lz测粗铜线不同位置的电阻的实验，可以看出这个方案的分辨力已是非常不错。

lijianzhao · 发表于 2013-2-3 13:51:30

Eastnorth 发表于 2013-2-3 12:15
从lz测粗铜线不同位置的电阻的实验，可以看出这个方案的分辨力已是非常不错。 ...

第一个铜丝实验是在铜丝的不同位置，体现的是线性和分辨力
第二个铜丝实验是想体现测量百微欧电阻的精度，在没有微欧级电阻的情况下，只能用这种非常不严谨的方式

大家有什么更好测试方法？

gzhuli · 发表于 2013-2-3 15:18:05

lllaaa 发表于 2013-2-3 11:33
我找了一下手头只有一种adc，http://www.ti.com/lit/ds/symlink/pcm1807.pdf
这个是audio adc。和350内置的 ...

音频ADC不能做这种用途的，一是没有外部基准，二是普遍内置了高通滤波，所以无法做高精度直流测量用途。

vincent_xu · 发表于 2013-2-4 09:43:54

楼主好牛，学习一下

xiaobenyi · 发表于 2013-2-4 10:31:42

顶楼主,做得非常不错,期待出套件,到时来一套,专门用来检查短路点

lijianzhao · 发表于 2013-2-4 21:02:15

marshallemon 发表于 2013-2-3 10:09
喜欢LZ关于输入阻抗影响被测信号的处理，另外问下，这个输入阻抗在输入范围内是定值吗？ ...

C8051F350没有说它的Ain的具体结构，我只能猜测，如有不对，敬请指教

F350的输入有两种情况，一种是有buffer的，一种是无buffer

有buffer时，用输入电流Input Bias Current 表示，而且单位是nA，基本上可以判定是类似双极型运放的输入，而且由于输入电流是+/-的，可能使用了某种内部偏置电流消除电路，大家熟悉的OP07和OP27系列就是如此。DS里没有提到“输入失调电流Input Offset Current ”，是相当不合格的。如果使用了内部偏置电流消除电路，失调电流的幅度与偏置电流相同（请参考OP07的DS）。如果没有偏置电流补偿，则失调电流一般比偏置电流至少低一个量级。

没有buffer时，用输入阻抗表示，因此猜测使用的是开关电容的方式（这是其他类似ADC的输入结构）。DS也仅仅给出PGA=1的时候，输入阻抗为7M，因为Fsample=2. 4576MHz/128，假设C=7.44pF，就可以算出Z=7M。由于这个输入阻抗仅仅有采样频率和采样电容有关，和输入电压无关，基本上是不变（温度还是有影响的）。从下面这个ADC的情况可以发现不同PGA放大倍数下的输入阻抗和PGA成反比，不知道F350是否有这样的关系，如果有，在PGA=128时的输入阻抗可能等于7M/128=55K
因此，我担心这个输入阻抗会影响精度，加了一个R12在Rx下面，垫高Ain-的电压，满足buffer的输入要求（PGA=128时要求大于0.25V）
实测这个输入阻抗对200毫欧档几乎没有影响，用了内置的buffer好像噪声还大一些，因此实际没有用buffer，R12是一个磁珠。加上我以后考虑省去磁保持继电器，不做K级量程，这个输入阻抗我就忽略了。

swanglei · 发表于 2013-2-5 09:23:13

挺不错的。。。

marshallemon · 发表于 2013-2-5 09:52:59

lijianzhao 发表于 2013-2-4 21:02
C8051F350没有说它的Ain的具体结构，我只能猜测，如有不对，敬请指教

F350的输入有两种情况，一种是有bu ...

看来lZ是开着buffer了，我在测试ADS1242的过程中发现这个问题，不开buffer时是输入阻抗影响输入电压，开着buffer后会增大噪声，我的输入AD的电压在共模输入电压以上的，LZ有这样的情况没？

lllaaa · 发表于 2013-2-5 11:29:16

gzhuli 发表于 2013-2-3 15:18
音频ADC不能做这种用途的，一是没有外部基准，二是普遍内置了高通滤波，所以无法做高精度直流测量用途。 ...

看来手头的音频adc还是没啥用了。

lileistone · 发表于 2013-2-5 12:39:49

楼主，问一下这个可以测电池内阻吗？因为电池用的会越来越多，可否考虑改造成为测量电池内阻的仪表？（需要考虑电池电动势的影响）
或者考虑和自制充电器结合起来也不错

zhkykifix · 发表于 2013-2-5 14:50:00

没看明白测小阻抗不是要4W吗？

dexidz · 发表于 2013-2-5 14:56:03

不错，出套件吧支持

lijianzhao · 发表于 2013-2-5 14:58:58

lileistone 发表于 2013-2-5 12:39
楼主，问一下这个可以测电池内阻吗？因为电池用的会越来越多，可否考虑改造成为测量电池内阻的仪表？（需要 ...

这个东东不能测试电池内阻。
电池内阻一般用交流注入或者瞬间加载测试，原理完全不一样

lileistone · 发表于 2013-2-5 15:06:13

lijianzhao 发表于 2013-2-5 14:58
这个东东不能测试电池内阻。
电池内阻一般用交流注入或者瞬间加载测试，原理完全不一样
...

嗯，这个我大致知道一点。
按我理解，交流注入其实本质也是欧姆定律，测的就是交流部分的内阻压降，感觉也可以用比例法。不过需要找个电容把交流直流分开即可？不过不知道实现起来细节会不会有问题或者难点。

lilith · 发表于 2013-2-6 00:13:03

lijianzhao 发表于 2013-2-5 14:58
这个东东不能测试电池内阻。
电池内阻一般用交流注入或者瞬间加载测试，原理完全不一样
...

“交流注入”法：理论上可以用 LCR 电桥干这事，不过有没有资料或数据表明 LCR 电桥测试电池得到的 Rs 数据和电池内阻等值？
“瞬间加载”法：即直流法，据说一般用响应速度较快的电子负载干这事，但据说电极的极化影响较大

///////////////////////////
按我理解，交流注入其实本质也是欧姆定律，测的就是交流部分的内阻压降，感觉也可以用比例法。不过需要找个电容把交流直流分开即可？不过不知道实现起来细节会不会有问题或者难点。

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第三个方法，把电池视为一个内阻 Re 和电动势 Ve 的串联，当在电池两端加上恒定电流 Im 的时候，电池两端电压根据欧姆定律为 Umeasure=Im*Re+Ve，断开电流源，再测得 Um'=Ve*，然后用单片机计算 Um 和 Um' 的差值 / Im，得到 Re。为了消除各种影响，可以对 Im 在测试时换向**，并对电动势的差分测量输入端换向，重复测试再将测试结果平均。以上为我的臆想，是否靠普不得而知。

* 仪表内的电压测量装置内阻 Rmeasure >> Re，比如 Rm >> Re*1e6，那么 Rm 对“电动势”测量结果的影响小于 1ppm
** 实际上这样相当于产生一个频率极低的交流电流流过电池了

lijianzhao · 发表于 2013-2-6 14:20:52

lilith 发表于 2013-2-6 00:13
“交流注入”法：理论上可以用 LCR 电桥干这事，不过有没有资料或数据表明 LCR 电桥测试电池得到的 Rs 数 ...

你的所谓第三个方法其实也是直流加载法，只不过加的是“负载”，变成充电了。这样测出来的是充电内阻，和放电内阻是不一样的。放电内阻更有价值些

交流法测电池内阻，电路上大体和LCR差不多，一般用1KHz。电池粗略的等效为内阻和大电容串联，例如，锂电池大概等效为几十到一百多毫欧电阻和几万到几十万微法电容串联。大家可以用LCR测一下电池，不用怕，不会搞坏的，这个对LCR的分辨力是个挑战

i_kkyu · 发表于 2013-2-6 19:21:12

很猛。。。

lilith · 发表于 2013-2-6 23:46:01

lijianzhao 发表于 2013-2-6 14:20
你的所谓第三个方法其实也是直流加载法，只不过加的是“负载”，变成充电了。这样测出来的是充电内阻，和 ...

所以我说可以在测试过程中对测试电流进行换向，其实这个方法是从我测试电阻的温度系数的装置中提出的，我曾经测试过 Vishay 的一些电阻（包括那些号称温度系数很好的箔电阻）的温度系数，由于变温测试时温度差异导致很大（对 1e-7 尺度的温度系数来说）的热电势，因此在测试中将测试电流进行正反换向，回读电压端子也正负换向，因此一个测试周期有 4 次测试并求平均值，以消除热电势的影响*。当然，在这样的精密测试中，这个电阻很大而热电势的电动势很小；而对电池来说电阻很小电动式很大，那么是否还能这样做就不好说。

*一般万用表欧姆档的消除热电势的测试方式就是单纯断开测试电流求差，一些表在手册上声明最大可以消除超过 10V 的这个电动势导致的误差，可是热电势不可能达到 10V，所以有此一说

fickle · 发表于 2013-2-16 00:17:28

lijianzhao 发表于 2013-2-6 14:20
你的所谓第三个方法其实也是直流加载法，只不过加的是“负载”，变成充电了。这样测出来的是充电内阻，和 ...

“交流法测电池内阻，电路上大体和LCR差不多，一般用1KHz。”

--- 是的。以前做过电池的交流阻抗测试（10mHz - 10kHz范围），原理上很接近。

--- 见过4个频率测试的，不过有些电池研究需要频谱的阻抗，比如燃料电池。

-- 很可惜，不知道鼓捣这个东东，卖给谁。

wjq1n1n · 发表于 2013-2-16 10:13:16

马一下再说

山水木 · 发表于 2013-2-16 10:33:38

记一下，关注

cgqing · 发表于 2013-2-19 14:35:03

关注

lijianzhao · 发表于 2013-2-24 00:34:03

本帖最后由 lijianzhao 于 2013-2-24 09:02 编辑

最近完善了程序和换了一个高精度/高稳定度（0.1%，5ppm）的电阻作为基准电阻
很多人质疑精度问题，特意买了些AE的4线电阻

就是左上角的大块头～

待测电阻，注意精度不都是0.1%的哦

再做了一个夹子，终于可以用分离的4线测试了

数据汇总表格

在测试一下读数的稳定性
在200毫欧档位、Fast模式（10次/秒），通过超级终端捕获从上电到自动关机的2969个数据

除了刚开始从141.047一直下降到141.044外，绝大部分时间都是在141.043到141.045之间，最后跳了一个141.046（第2960个）

精度自在人心！

再次展现一下分辨力

这是一个大型电源系统用的铜排，通流能力是几百A的，宽23mm，厚3mm，最外面两个孔之间大概175mm（铜排不是直的，从CAD图上测量）

最外面测试为45微欧，铜在20度下电阻率为 0.0175 Ω · mm2/m，因此这一条大概是0.0175*175mm/23/3=44.4微欧

测试右边里面一个孔，40微欧

再左边里面一个孔，35微欧

虽然还是没有实现1微欧的示值变化，但是我尽力了

dtdzlujian · 发表于 2013-2-24 02:13:02

自己用用不错

gxy1991 · 发表于 2013-2-24 08:04:50

楼主高人啊，好好学习啊！

xintao · 发表于 2013-2-25 07:39:52

收藏下，正准做个微欧计呢，也用这个芯片，只是采用恒流源的方案。

umdz · 发表于 2013-2-25 12:35:34

进来考察，观摩，学习

chuxue · 发表于 2013-2-25 20:19:54

好东西。期待中呢

michael.yang · 发表于 2013-2-26 00:46:47

+1.。。。。。。。。。。。。。。

xintao · 发表于 2013-3-6 10:09:22

问下楼主，你这个可测电感线圈的阻值吗？如果电感量比较大的情况下，会不会有什么问题？

lijianzhao · 发表于 2013-3-25 23:42:23

xintao 发表于 2013-3-6 10:09
问下楼主，你这个可测电感线圈的阻值吗？如果电感量比较大的情况下，会不会有什么问题？ ...

应该可以测的
接入的时候不会有什么问题，可能要等电流稳定，读数会慢一些
断开的时候，会感生出高压，不过由于测试电流只有100mA，除非电感特别巨大，感生出的电压一般不会打出火花，加上输入部分有100欧姆电阻+稳压二极管保护，应该问题不大

lijianzhao · 发表于 2013-3-25 23:44:24

预告，毫欧计第二版已经基本调试完毕，如果有超过10个人要，我就出套件～～

python_k · 发表于 2013-3-26 09:46:02

lijianzhao 发表于 2013-3-25 23:44
预告，毫欧计第二版已经基本调试完毕，如果有超过10个人要，我就出套件～～ ...

想要一套。

fish_tian · 发表于 2013-3-27 08:31:06

想要一套

lijianzhao · 发表于 2013-3-27 08:50:03

第二版传送门http://www.amobbs.com/thread-5525817-1-1.html

jianjun42 · 发表于 2013-3-27 10:44:50

很好的DIY，支持楼主

simonxiao · 发表于 2013-3-27 11:15:53

这个不错，如果有套件，可以考虑入手一套。

jianjun42 · 发表于 2013-3-27 11:32:46

lijianzhao 发表于 2013-3-27 08:50
第二版传送门http://www.amobbs.com/thread-5525817-1-1.html

这个网址打不开！麻烦楼主给传一份原理图可以吗？AD的，谢谢

lijianzhao · 发表于 2013-3-27 12:33:19

jianjun42 发表于 2013-3-27 11:32
这个网址打不开！麻烦楼主给传一份原理图可以吗？AD的，谢谢

贴子被阿莫删了，晚上转去38度

其实重要的测量部分原理图是没有变的，就在第一页

mysunmax · 发表于 2013-3-27 12:34:43

学习

jianjun42 · 发表于 2013-3-27 14:53:22

lijianzhao 发表于 2013-3-27 12:33
贴子被阿莫删了，晚上转去38度

其实重要的测量部分原理图是没有变的，就在第一页 ...

第一页的图看不清楚，能不能发个AD的原理图，或者转成PDF的

linred · 发表于 2013-3-27 17:00:04

我要2套，真的

lllaaa · 发表于 2013-3-27 21:51:24

jianjun42 发表于 2013-3-27 14:53
第一页的图看不清楚，能不能发个AD的原理图，或者转成PDF的

点击看大图

ycii · 发表于 2013-3-28 12:59:26

mark 回头研究一下

tonyone · 发表于 2013-3-31 17:00:10

都是模电的高手，羡慕嫉妒恨

daliqi · 发表于 2013-3-31 18:56:51

看几位高人在讨论，受教了。支持，这几位高人都是仪表党啊。

daliqi · 发表于 2013-4-1 07:36:26

看几位高人在讨论，受教了。支持，这几位高人都是仪表党啊。

开开 · 发表于 2013-4-1 11:34:49

等待看最后的精度测试图

睿睿 · 发表于 2013-4-1 11:37:29

写得很详细，谢谢楼主！

python_k · 发表于 2013-4-2 08:48:46

wx85105157 发表于 2013-1-30 10:30
我表示除了四线法的几个电阻没懂以外其他地方都清楚了。昨晚查了资料大概知道100欧电阻的用法了。{:biggr ...

想问下100ohm什么意思？抑制kickback电流么？

liujinyu · 发表于 2013-4-2 09:14:43

关注下好东西

w8796 · 发表于 2013-4-6 22:37:03

出套件的话--我也要台玩玩

sddzycnq · 发表于 2013-4-6 22:51:40

之前也接到过这样一个任务。能力有限做不了。看了此帖，一定要再回顾一下。

TongIC · 发表于 2013-4-9 19:48:40

顶，好贴~~~

longu · 发表于 2013-4-10 16:50:52

标记下来，学习，正在做一个用恒流源测微电阻的小东西。

ccj109 · 发表于 2013-4-16 13:47:37

很实用的工具，期待楼主出套件

cereolophy · 发表于 2013-4-24 20:38:52

mark
mark
mark

wangfei1956 · 发表于 2013-4-24 21:33:39

学习一下，看起来不错！

dexidz · 发表于 2013-4-25 14:12:35

支持。有套件没？

zhuhongjun · 发表于 2013-4-27 22:43:51

Mark,回头慢慢看！！

lijianzhao · 发表于 2013-5-14 23:04:05

这个毫欧表已经成熟稳定了，第三版还顺便兼容了一个五位半电压表的功能（需要更改跳线和刷不同的firmware）

有兴趣的朋友PM我

creativedream · 发表于 2013-5-18 09:58:31

毫欧计精度1微欧

chaily · 发表于 2013-5-18 10:03:41

本帖最后由 chaily 于 2013-5-18 10:04 编辑

实际上测量的误差比分辩率要大

虽然分辩率是1微欧，但是很可能测出来的值离实际值的误差远大于1微欧～～

lijianzhao · 发表于 2013-5-27 07:55:05

chaily 发表于 2013-5-18 10:03
实际上测量的误差比分辩率要大
虽然分辩率是1微欧，但是很可能测出来的值离实际值的误差远大于1微欧 ...

测量的误差比分辩率要大，甚至是误差远大于分辨力，这是很正常的事，有什么奇怪的？！

Aglient的3458，八位半的表，分辨力0.01ppm，但是准确度只有几个ppm（有两种选件），差了2个数量级

各种数字温度计，分辨力轻松做到0.001度甚至0.0001度，但是准确度通常只有0.5度，最多0.1度，差了3个数量级

一般高位表，例如Aglient 的34401，10V档的标称指标是15ppm reading + 4ppm range，而分辨力是1ppm，差了1个数量级

blade888 · 发表于 2013-5-27 10:58:47

进来学习下！

farrtone · 发表于 2013-5-27 13:13:38

就是原理图不是很清楚

lijianzhao · 发表于 2013-5-27 22:46:26

farrtone 发表于 2013-5-27 13:13
就是原理图不是很清楚

该套件已经正式发布，升级到毫欧表/五位半电压表二合一套件

更多详细信息请移步

DIY一个毫欧计，分辨力达到1微欧 http://bbs.38hot.net/thread-40484-1-1.html
DIY一个五位半电压表 http://bbs.38hot.net/thread-45486-1-1.html

hellowolf · 发表于 2013-6-3 18:07:48

不知道这样的原理能不能测试2V蓄电池的内阻，

2006lc · 发表于 2013-6-3 21:39:16

谢谢楼主分享好资料

DIY一个毫欧计，分辨力达到1微欧

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