Задача: необходимо неспешно измерить сопротивление, величина которого лежит в диапазоне от 30 до 300000 ом. Точность - 1% и ниже. Скорость - не важна абсолютно. Результат - в цифровом виде.

Предлагаемое решение, сверху вниз по предполагаемой схеме. Все управляется микроконтроллером "сбоку"

а) Управляемый источник напряжения. Цифровой резистор, два ОУ и полевик. На выходе можем получить 1-30В (примерно) с шагом около 0,1В (если взять резистор в 256 шагов). Через ОУ - на АЦП1 для контроля напряжения.

б) "Батарея" резисторов на сопротивление 30, 100, 1000 .... 200000, 300000 (сколько надо), соединенных параллельно. Каждый резистор "включается" в парралель с помощью полевого транзистора. Транзистор управляется микроконтроллером.

в) Само сопротивление, которое надо измерить.

Сбоку операционник в режиме повторителя напряжения/инвертирующего усилителя с изменяемой ОС (по необходимости) и АЦП2. подключен к получившемуся делителю напряжения из батареи резисторов и измеряемого.

Принцип измерения:

1. Ставим напряжение на 1в
2. "Подключаем" сопротивление на 30 ом путем открытия соответствующего полевика
3. Меряем напряжение с помощью АЦП2
4. Полученное 0 или около нуля? Переключаем на резистор номиналом повыше и/или напряжение повыше, пока не будет где-то "в середине".
5. Меряем, корректируем с учетом напряжения и включенного резистора.

Управляемый источник напряжения нужен, что бы убежать от ошибок, связанных с маленькими токами на больших номиналах и с большими токами на маленьких номиналах.

Компенсация неточности сопротивлений и внутренних сопротивлений транзисторов - в самом начале вместо резистора ставим перемычку или известный резистор и последовательно переключаем напряжение с блока питания и резисторы. По показаниям АЦП1, меряем напряжение и заносим полученное для корректировки в память МК.

По прикидкам, родного 12битного АЦП микроконтроллера хватит, что бы обеспечить 1% и замахнуться на 0,1%

Минусы - надо много ног микроконтроллера (но это можно решить регистром сдвига) и использование "лишнего" АЦП для контроля напряжения/калибровки.

Это не верно.
1кОм - это порядок номинала сопротивления, которое включено последовательно на входе АЦП, и ограничивает ток заряда внутреннего буферного конденсатора АЦП (порядка 100 пикофарад). Ток утечки по аналоговым входам АЦП - порядка 1 мкА и менее. То есть, можно говорить о входном сопротивлении порядка нескольких гигаом. Поэтому, входной повторитель на ОУ не только НЕ неизбежен, но и, в большинстве случае, просто не нужен.

Сообщение отредактировал @Ark - Mar 10 2017, 15:40

А Вы чересчур упрощаете... Не поверю в качественную пилу из таких материалов никогда. Сотая процента не получится...
Двойное интегрирование или баланс заряда намного стабильнее. Так еще деды делали...

если изначально у 10ти разрядного АЦП была дифф нелинейность около 1LSB, то никаким оверсэмплингом в 32 раза её не уменьшить особенно с подмешанной пилой на 1.5LSB, соответственно добавленные пять разрядов даже монолитными не будут, что толку от них тогда.

Керамический C0G 0,1 мкФ 50 В, на взбрыки диэлектрика на пиле есть пустые участки, и можно не сбрасывать интегратор, а делать треугольник, меняя знак, т.е. требуется всего одна нога микроконтроллера, но разная адресация данных. Ведь локальная стабильность нужна только на цикл измерений, а в следующем цикле пила может быть произвольно другой. Или Вы о чём-то другом?

1 uA - это мегаомы, а не гигаомы. Впрочем, например, для AVR в даташите приводится и типичное значение сопротивление по DC - 100 MOhm. Однако, исходя из наличия конденсатора s/h и токоограничительного резистора, требования к импедансу источника жестче, до 10 kOhm. Если там (на входе) относительно большая емкость снаружи - проблем нет, но для одиночного измерения. А вот если непрерывное преобразование - опять же нужно уменьшать по DC.



Как ни странно, но по факту - работает, как будто этой нелинейности и нет вовсе. А вот наличие смещения шкалы сразу становится очень видно.

Да, согласен. Немного ошибся с оценками... Посмотрел в ДШ простейшего PIC12: ток утечки - не более 500 наноампер. То есть порядка 2 МОм вх. сопротивления, как минимум. Но, все таки - не 1К.

Большую диффнелинейность можно устранить большей девиацией и фильтрацией. Интегральную нелинейность можно откалибровать ШИМ'ом.

Возьмите e7-22, у него есть внешний цифровой интерфейс. Ничего дешевле и лучше сделать невозможно. Если готовый прибор взять нельзя, возьмите его схему - она есть в интернете, и отрежьте от нее ненужное.