電壓的測量 - 要注意的就是輸入阻抗要足夠高,不要影響到被測電路,在這部分使用了兩個跟隨器進行緩沖、一個差分電路。跟隨器前面的是分壓器,可以將被測的電壓幅度按照50:3的比例降壓,差分電路使用了虛擬地VGND - 這個VGND的電壓為ADC參考基準電壓(比如2.048V)的一半,這樣在差分電路輸出端送到ADC輸入端的電壓的中點即為VGND(1.024V),這樣就可以通過ADC的輸入端0-2.048V的變化范圍來測量正、負電壓。
電流的測量 - 用一個差分放大電路將0.1歐姆上的壓差進行10x 放大,根據歐姆定律,就可以算出流過0.1歐姆上的電流,可以測量到1A的電流。這個并聯在被測電路上的電阻選為0.1歐姆,就是為了不對被測的電路造成影響。
電阻的測量 - 采用的是分壓的原理,將被測的未知阻值的電阻跟已知阻值的電阻構成分壓電路,測量分壓的電壓值,就可以推算出被測電阻的阻值。
由于電阻值的跨度比較大,不可能通過一個已知阻值的電阻來測量跨度很大的未知電阻,因此加了一個開關控制網絡,通過數字控制的方式切換不同的阻值,從而達到更精密的測量。在電路中用了6個MOSFET作為開關來切換使用不同阻值的參考電阻。
由于測量中會用到負電壓,在這個設計中還用到了電荷泵從+5V產生-5V的供電電壓,以及一個基準電壓源MAX6106產生2.048的參考電壓,并通過電阻分壓 + 緩沖得到一個1.024V的虛地電壓,提供給運算放大器,將輸入的+/-變化的電壓偏移到以1.024V這個中間點為電壓中點。
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原文標題:電壓,電流,電阻測量-開源解決方案
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