伴随着当今社会科学技术的进步与发展,与分立元件电路相比,集成电路的优点十分突出。用集成电路组成系统,省时、省力、省钱,性能好,可靠性高[2]。但就算是性能稳定的集成电路,随着使用时间的延长,元器件的老化,仍然可能出现各种各样的线路以及元器件的故障。
众所周知,电阻是各种电路最基本的原件之一,几乎找不到一个电路是没有电阻的。就算没有直接的电阻,各种元器件的内阻以及导线也都是特殊的电阻[3]。当一个集成电路模块出现故障时,如果说集成模块较小时,检修时直接替换整个模块未尝不可。但对于很多规模较大的集成电路,有时候出现故障的地方可能只是一个小小的电阻或者哪一条印制线路的电流出现了问题,这时候如果能通设备检测电阻或电流的大小进而判定故障所在,根据问题所在对设备进行维修,无疑是最好的解决办法。然而由于现在的电路集成化和小型化程度高,如果再按照传统的测电流和电阻的操作方法,刮断印制导线串接电流表测电流,焊下电阻的引脚测电阻,不仅费时费力,而且极其容易破坏电路,降低印制电路的稳定性。如果有那么一种方法,不用取下电阻和刮断印制导线,而直接把引脚放在印制电路板上的印制导线或者电阻两端,就能够准确测得电流和电阻的大小,将会大大减小工作量,提高工作效率[4]。
近年来,在线测量技术凭借“在线”的优点逐渐进入了人们的视野。在线测量技术又叫做等电势差隔离技术。利用在线测量技术可以在不破坏印制线路的前提下,准确地测得任意电流和电阻的大小[5]。它是利用运算放大电路作为最基础的模拟电路,类似于把待测电流电阻隔离了出来,具体的原理和实现方法将会在本论文中做具体阐述。
1.2 在线测量的国内外发展现状
随着当今社会的飞速发展,电路的集成化和小型化已经成为主流。我们都知道庞大的电路可能出现各种各样的故障,这就需要我们准确测量电路中的某个电阻的大小或者某一条线路的电流大小以检测故障所在。如果用以往的方法测电流就需要把线路截断然后在中间串接电流表,测电阻就需要把电阻的引脚焊下,这样的测量方式既容易破坏电路,测量误差又大。最近几年,在线测量技术凭借其简单可靠的特点,逐渐进入了人们的视野。在线测量技术也叫做等电势差隔离技术。它可以在保证电路完好的情况下准确测量印制线路板上的电流和电阻等参数。因此,在线测量技术不仅实用性强而且为故障检测和设备检修提供了全新的方法和手段[2]。
国际上,自从上个世纪六十年代初,在线测量技术便引发了各国的广泛关注。这是因为从那个时候开始,科技和社会生产力飞速发展,微机技术,传感器技术,自动化控制等领域飞速发展,一方面对测量的方式和效率提出了新的挑战,另一方面这又为测量提供了新的手段和实现的条件。上世纪八十年代第一次在线测量国际会议的召开,则再一次吸引了全世界范围内对在线测量技术的的瞩目,对在线测量技术的发展与运用起了很好的推广作用。随后,尤其是最近几年,除了国际上会不定期在线测量会议外,国内外大大小小的关于测试测量方面的会议,几乎都少不了在线测量这个议题[4]。
如今,在线测量技术已经发展的相对完善,并且还在朝着更加完善的方向昂首阔步地前进。电流电阻的在线测量作为在线测量的一个小的分支,是本论文的研究重点。
1.3 本文主要内容简介
本论文从在线测量技术的研究背景出发,首先去研究透彻了电流电阻在线测量技术的原理,而后去进行硬件电路的设计。其中包含了电源系统,电流在线测量电路,电阻在线测量电路,差动放大电路,微处理器STM32最小系统电路,JTAG调试电路,LED指示灯及按键控制电路,LCD1602液晶显示电路以及串口通信电路。软件系统设计方面,主要包含了测试系统软件结构设计、外设驱动程序设计以及量程自动切换的程控实现。硬件电路和软件系统都设计完成后,进行了实验及误差分析 基于单片机的在线电流电阻测量系统设计(2):http://www.chuibin.com/zidonghua/lunwen_206397.html

