STM32四线微电阻测量

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目前二极管整流桥部分大都使用集成的整流块，不仅节省空间，性能上也比二极管
搭桥好很多，选取时注意整流块的功率及散热性能匹配。另外，电源芯片的性能直接对
整个系统的性能产生影响，因此电源芯片需要有一定的带载能力及较小的电压纹波，并
且配以良好的散热器件。实验发现，在系统工作时，由于有恒定的较大电流，电源芯片
发热很严重，如果散热效果不好会直接导致电源芯片的稳压特性改变甚至直接烧毁芯片。
系统中的芯片大多是正负电源集成IC，而且为给系统中的放大模块提供较大的增益
空间，采用了士12V和士SV的双电源模块设计，可以分别提供信号采集和处理电路及微
处理器STM32F 103ZET6的电源，减小共用模拟电源对数字器件带来的影响。

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只看该作者 · 2019-10-13 20:07

(2)交流恒流源设计及制作
交流恒流源采用的是与直流恒流源相同的形式，只是参考电压由直流电压变为交流
电压。目前交流恒流的实现方法主要有两种:双MOS合成及单片大功率运算放大器直
接产生，其电路原理图如图2.4及图2.5所示。

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只看该作者 · 2019-10-13 20:09

单片功率放大器交流恒流源方案相较于双MOS方案简单很多，但是需要考虑功率
放大器的频率响应和阻抗匹配等问题。微小的匹配偏差就会造成输出波形的很大畸变。
而且，由于工作时电流一直保持较高水平，芯片发热严重，需要较好的散热和PCB布
局结构设计，否则会由于PCB电路板局部过热导致电路整体性能的降低甚至烧毁[[9]。因
此为了保证较高的可靠性，采用大功率运算放大器OPA548代替功率放大器，在实现大
功率负载的条件下提高电路的精度。OPA548的各项参数和特性如下表2.1所示:

只看该作者 · 2019-10-13 20:09

信号采集，一般情况下都是通过各种传感器将信息转换成电信号，然后通过相应的
电信号采集装置实现信号的读取，通常采集的电信号都是电压信号。而采集到的电压信
号由于传感器的种类和特性的不同也不尽相同。有些信号是状态量，只需监测高低电平
或者计数脉冲即可获得传感器信息，而大多数信号则是连续变化的模拟信号，需要根据
不同情况设置不同的采样频率(采样频率大于信号中最高频率的2倍，即奈奎斯特定理)
以及配备不同采集精度和分辨率的信号采集装置。
对于状态信号的采集，可以根据需要选取不同的数字门电路采集，其实现方法相对
而言比较简单而且几乎不存在噪声问题;而连续的模拟信号采集则复杂很多，大都需要
在数模转换之前经过滤波、降噪、放大等前期处理，对于微小信号的采集则更是复杂，
噪声往往将真值信号湮没，需要根据不同的采样需求进行真值信号提取和放大。

只看该作者 · 2019-10-13 20:10

直流信号的采集，很多情况下信号都是传感器转化完成后的电压信号，对于这种信
号，只需根据传感器约定好的换算规则对采集到的电压信号进行相应的换算就可以得到
原始信息;还有一种情况就是需要根据应用需求自行设计传感器，这就需要合理选取信
号的种类(电流信号/电压信号)，并设计初级的信号采集放大电路。对于量级较大的信
号，可以直接采集并进行后续的数字滤波调理，提取真值信息;而对于量级相对较小的
弱信号，则必须要考虑热电偶效应、接触电阻等各种影响因素，需要设计相应的信号采
集方案和电路来尽量抑制和消除这些因素的影响。如前文所诉，微电阻测量一般采用四
线法并正反向同电流的方式来消除接触电阻和电偶对电阻测量的影响。
对提取出的真值信号进行监测和采样则需要通过模数转换实现，将模拟信号转换成
数字量进行分析处理可以方便的记录和存取，并且数字信号处理也较模拟信号处理有极
大的优势和便捷之处。模拟信号处理时的某些功能需要借助特定的电子元器件，而且会
引入较多的不可预知的噪声干扰。另外有些信号处理方式只是在原理上实现了，但缺乏
相应的功能器件，或者器件成本极高，这些都对模拟信号的处理带来很多影响。反观数
字信号处理则要灵活方便很多，只需编写相关数字信号处理算法即可实现对信号的处理。