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                  设计笔记 一种用于测量极低电阻的简单比率技术

                  2021年10月11日 11:03 ? 次阅读

                  极低值电阻器(即,毫欧 (mΩ) 及以下)的最常见应用可能是电流控制电路,它们的低值可降低功率损耗。对于这些应用,大约 10%-20% 的容差就足够了。但即使在这些容差下,精确测量非常低的电阻值也相当困难,尤其是在涉及大电流时。

                  图 1所示的电路通过向未知电阻器和已知值的参考电阻器施加低占空比脉冲,为该问题提供了解决方案。比率技术用于比较两个组件的响应并确定被测电阻的值。

                  图 1所示电路通过向未知电阻器和已知值的参考电阻器施加低占空比脉冲,可以精确测量极低的电阻值。

                  计算精确电阻值所需的测量值可以使用普通示波器或脉冲峰值电压表从输出 V1 和 V2 获得,它可以提供更高的精度。?

                  用您独特的设计让工程界惊叹: 设计理念提交指南

                  该电路使用古老的 555 定时器,在非稳态模式下运行以产生用于对低电感电容器 C2 充电和放电的脉冲。在放电周期中,电流通过精密标准电阻 (R6) 和被测电阻 (Rx)。电阻值可由相应电压的比值计算得出:

                  V1 / V2 = (Rx + R6) / R6 = Rx / R6 + 1, ?

                  其中 V1 和 V2 是峰值。? ??

                  因此,未知值: ? ?

                  Rx = (V1 / V2 – 1) * R6 ?

                  示波器/电压表的带宽应该足够大,以捕捉电路产生的短脉冲。由于 555 振荡器的半周期与脉冲持续时间的比率非常大,一些示波器无法确保足够的亮度。?

                  该电路还可用于驱动其他需要大振幅、低持续时间电流脉冲的低电阻负载,例如半导体激光器。 ?

                  测试电路细节

                  脉冲同步(U1,引脚 3)有利于示波器的早期同步;同步和输出脉冲之间的延迟可能会使示波器捕捉到脉冲的前沿,因为某些示波器的 Y 通道中可能没有延迟线,从而无法显示非常陡峭的前沿。该延迟由时间常数 R3 * C3 决定。C3 的值可能在 20 – 500pF(甚至更多)的范围内,具体取决于所使用的时基和示波器本身。

                  MOSFET 驱动器 U2 (TC4422A) 用于确保 Q1 的高栅极充电电流和快速导通时间,这对于精确测量至关重要。 ?

                  MOSFET (Q1) 具有非常低的 R DSOn (低于 3Ω),以确保干净的高振幅脉冲。快速二极管 D2 限制 Q1 的过压。注意:这部分电路中出现的高电流需要特别注意元件选择和 PCB 布局。有关详细信息,请参阅下面的组件选择说明设计说明部分。

                  该电路的短而强大的电流脉冲还在频域中产生了广谱响应。因此,必须特别注意尽量减少寄生电感和电容负载,否则电路将显示高水平的电抗,并在布局的各个部分产生振荡。您需要了解的有关如何将这些不需要的寄生效应降至最低的实用细节记录在本文的设计说明部分。

                  元器件选择注意事项

                  强烈推荐用于电路的 SMD 元件。一些电容器,即使是基于薄膜的结构,当受到尖锐的高电流脉冲时,它们的介电层也会经历压电运动,类似于暴露于 C2 的那些。有时您甚至可以从此类电容器中听到相当可听的“滴答声”,这意味着由于压电效应而造成的高水平损耗。在这种情况下,“滴答”级别较低的组件可以被视为更好的组件。 ??

                  来自 TT Electronics 的 0.005 Ω (5 mΩ)、1% 容差 LOB-3 精密电阻用作标准电阻 (R6)。?

                  由于电路采用比例测量技术,大多数元件的容差不是很关键,但应特别注意它们的稳定性和结构风格。例如,电容器 C2 的值并不重要,但它应该足够大以提供足够长的电流脉冲,您的示波器或电压表很容易注意到。

                  该电容器应使用具有低内阻/电感的构造技术,例如叠层箔膜或陶瓷。您应该避免使用多种类型的电容器,尤其是陶瓷电容器,如果它们的电容取决于施加的电压。如有必要,可以并联多个电容器以产生所需的值。?

                  对于 MOSFET,具有极低 R DSon 的良好示例是来自 TI 的 CSD16321Q5 或来自 IR 的 IRLx8743。但是,此类器件通常具有相对较低的漏源和栅源击穿电压(CSD16321Q5 仅为 8 V)——这是您进行任何修改时都应考虑的潜在弱点。

                  另一个潜在限制是 MOSFET 的最大漏极电流。这两个参数都会影响测试电路的测量下限。

                  为了降低寄生振荡的水平,电阻器 R6 和电容器 C4 应该具有非常低的电感——组件本身以及它们所连接的 PCB 走线。

                  设计笔记

                  R6 和 C4 周围的 PCB 走线必须保持较短和布局,以最大限度地减少寄生电抗,寄生电抗会导致电流脉冲激发的局部谐振。如果电路布局不符合此要求,则很容易超过 MOSFET Q1 的绝对最大额定电压。例如,对于 6nF(栅极电容)的容性负载,驱动器 TC4422A 的输出上升/下降时间可以小于 25 ns;这一事实加上通过电感的大电流 (~100 A) 会产生几乎会损坏任何 MOSFET 的电压。 ?

                  请参阅原理图以查看以粗体突出显示的走线——这些走线必须足够宽以承载高电流并尽可能短以最小化寄生电感。这对于将栅极连接到驱动器(U2,引脚 6 到 Q1 的基极)的走线尤其重要,该走线应保持在小于 1 英寸。此迹线 (B) 上的铁氧体磁珠有助于抑制不需要的振荡。 ?

                  出于同样的原因,电阻 Rx 和 R6 的连接应尽可能接近相同的长度。它们还应尽可能短,以最大限度地减少电感和电压降。 ? ?

                  电路的所有外部连接都应使用基本的高频实践进行设计。例如,必须使用两端具有良好阻抗匹配的 50 Ω 同轴电缆。 ? ?

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                  芯查查打造电子人的社交元宇宙,安森美麦满权博士入...

                  高压放大器在高通量微液滴分选中的应用

                  实验目的:基于微液滴的单细胞测序通量高,交叉污染程度低,被广泛应用于单细胞分析,由于液滴在生成时液滴....
                  发表于 2021-09-29 11:51? 26次阅读
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                  非洲猪瘟快速筛查系统怎么样

                  食品安全维护需要食品安全检测仪来检测,非洲猪瘟快速筛查系统【恒美HM-PCR2】能够检测猪肉的安全性....
                  发表于 2021-09-29 11:01? 47次阅读
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                  把100Ω的电阻放在MOSFET栅极前的作用

                  故事开始 年轻的应用工程师 Neubean 想通过实验证明,为了获得稳定性,是不是真的必须把一个 1....
                  发表于 2021-09-29 10:22? 246次阅读
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                  iPhone13预售火爆的背后的激光技术

                  激光焊接机在焊接手机摄像头过程中无需工具接触,避免了工具与器件表面接触而造成器件表面损伤,加工精度更....
                  发表于 2021-09-28 15:06? 720次阅读
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                  功率因数基础知识与功率因数变送器测试应用

                  功率因数(PF :power factor)又称功率因子,是交流电力系统中特有的物理量,是负载所消耗....
                  发表于 2021-09-28 13:16? 39次阅读
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                  东芝支持功能安全的车载无刷电机预驱IC的样品出货...

                  东芝将在2022年1月提供最终样品,并将在2022年12月开始量产。
                  发表于 2021-09-28 10:42? 511次阅读
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                  四线法测量和二线法测量有什么区别

                  四线测试法被认为是目前为止最好的消除引线电阻引入误差(或将其将至最小的)的测试方案,作为初学者来说,....
                  发表于 2021-09-27 14:43? 48次阅读
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                  一文详解示波器的触发功能

                  示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象,便于人们研究各种....
                  发表于 2021-09-27 14:36? 60次阅读
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                  SMT打样小批量加工或PCBA加工工艺流程

                  在PCB空板上,SMT上件,而后还要经过DIP插件等,这一整个复杂的流程我们统称为SMT打样小批量加....
                  发表于 2021-09-27 09:33? 1176次阅读
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                  如何使用泰克示波器捕获异常信号

                  不同的测试场景都有不同特征的信号需要捕获,特殊异常信号捕获需求变得越来越多,这就需要工程师有足够的经....
                  发表于 2021-09-26 15:06? 29次阅读
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                  随时随地观测信号调试电路的多功能袖珍仪器

                  全球最著名的众筹网站Kickstarter上线一款叫Zoolark(翻译过来叫梅林雀)的多功能袖珍仪....
                  发表于 2021-09-26 14:37? 295次阅读
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                  如何制作一个PCB电动机

                  电动机印制电路板的每一层都有一组线圈,它们堆叠在一起并互相连接以形成连续的迹线。 我一开始只是想做一....
                  发表于 2021-09-26 11:08? 1627次阅读
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                  数码管尘埃粒子计数器的技术参数

                  数码管尘埃粒子计数器【恒美CLJ-E】内置式打印机,自动打印测试结果。仪器外型尺寸:220×280×....
                  发表于 2021-09-26 10:28? 30次阅读
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                  直线电机生产厂家谈2021年上半年国内家电零售额

                  日前,中国电子信息产业发展研究院对外发布了《2021年上半年中国家电市场报告》。
                  发表于 2021-09-26 09:08? 45次阅读
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                  如何根据信号速率选择合适的测试带宽

                  如何根据信号速率选择合适的测试带宽? 如何根据信号速率选择合适的测试带宽?在回答之前,先要搞清楚信号....
                  发表于 2021-09-24 17:03? 204次阅读
                  如何根据信号速率选择合适的测试带宽

                  电阻的类型有哪些 电阻值如何使用

                  什么是电阻? 电阻是一种被动的电子元器件,能够阻碍电子电流的流动。你见过被点亮的LED吗?有了电阻,....
                  发表于 2021-09-24 14:47? 362次阅读
                  电阻的类型有哪些 电阻值如何使用
                  欧美美女的白虎