Para medir una resistencia, ¿debería usar una fuente de corriente constante o una fuente de voltaje?

Necesito diseñar un PCB para medir una resistencia de alrededor de 5 kΩ y una resistencia de 0,2 Ω. No sé cuál es la mejor solución para medir estas resistencias; tal vez una combinación de ambos métodos?

Para medir realmente la corriente y el voltaje, puede usar una resistencia de derivación con un amplificador operacional, y solo para la corriente puede usar un sensor Hall.

¿Cuáles son sus requisitos de precisión?
Gracias por responder, puedo decidir eso yo mismo, pero no sé qué es práctico; tal vez el 5%?
@LuukBenningshof Deje de desarrollar una solución hasta que haya descubierto sus requisitos. Cada solución es una compensación entre costo, complejidad y precisión. Si no sabe con qué precisión necesita medir algo, no podemos ayudarlo de ninguna manera significativa.
5% suena trivialmente alcanzable. 0,5% empezaría a ponerse interesante. No olvides la compensación de temperatura.

Respuestas (3)

Todo se reduce a la semántica.

Para realizar una medición precisa de una resistencia baja, debe realizar una medición de 4 hilos. Para esto, debe conocer tanto la caída de voltaje en su resistencia como la corriente que la atraviesa. Debes hacer esas dos medidas de cualquier manera.

La impedancia de su fuente de alimentación no importa (también conocida como "fuente de corriente" o "fuente de voltaje") para la validez/precisión de su medición.

Sin embargo, por razones prácticas, es más fácil encontrar una fuente de voltaje. Agregue una resistencia en serie de aproximadamente 100 ohmios para limitar y medir la corriente.

También puede considerar si una fuente de corriente/voltaje sería más segura que la otra en casos límite: por ejemplo, una "fuente de corriente" será elegante en una condición de cortocircuito, pero se saturará en una condición de circuito abierto y generará un gran transitorio cuando se restablece el contacto. Una "fuente de voltaje" también será elegante en la condición de cortocircuito debido a la resistencia en serie antes mencionada, pero también será elegante en la condición de circuito abierto.

Gracias por contestar, hay un par de cosas que no entiendo. Primero, ¿cómo usaría una fuente de voltaje y un medidor de corriente en una configuración de 4 hilos? En segundo lugar, si agrega una resistencia en serie de 100 ohmios en serie, realmente no puede medir esos 0,2 ohmios debido a las tolerancias.
si mide la corriente y el voltaje a través de la resistencia, obtendrá resistencia. Haz las matematicas.
@LuukBenningshof La resistencia de 100 Ω puede tener poca tolerancia. Pero tienes que medirlo con un medidor preciso una vez. Luego puede conectar el valor real, por ejemplo, 103.776 Ω en sus matemáticas. Si usa una fuente de 4.096 V, aproximadamente 8 mV caerían sobre su DUT de 0.2 Ω y el resto sobre la resistencia de 100 Ω. Para el DUT de 5 kΩ, aproximadamente 80 mV caerán en la resistencia de 100 Ω y el resto en el DUT. Es por eso que probablemente necesitaría dos configuraciones de ganancia diferentes para los dos DUT o sacrificaría algo de precisión usando una sola configuración de ganancia.
@LuukBenningshof "¿cómo usaría una fuente de voltaje y un medidor de corriente en una configuración de 4 cables" : usa una fuente de voltaje, una resistencia en serie y dos sondas de voltaje para determinar la caída de voltaje en el DUT y en la resistencia de 100 Ω.

Si necesita medir 0,2 Ω, la única solución práctica es 4 hilos. Esto significa una fuente de corriente que pasa una corriente a través del dispositivo bajo prueba y un voltímetro que mide el voltaje a través de él.

Una vez que tenga esos dos elementos, solo necesita cambiar los rangos para medir cualquier resistencia.

Gracias por responder, pero ¿realmente marcaría una diferencia si los cables de prueba son trazas de PCB?
@LuukBenningshof Resistores inferiores a ~ 1k, lo mediría con 4 cables si tiene que ser preciso (16 * e10-6 R + 50 µΩ con HP3458 en el rango de ohmios bajos)
Las trazas de PCB tienen una resistencia distinta de cero.

Si usa una fuente de voltaje constante, su medición tendrá la precisión relativa más alta en el extremo inferior del rango de resistencias.

Si usa una fuente de corriente constante, su medición tendrá la precisión relativa más alta en el extremo superior del rango de resistencia.

Siempre debe medir tanto el voltaje como la corriente, ya que casi siempre es posible medir con más precisión de lo que puede obtener. Dada la resistencia muy pequeña involucrada, también diría que se necesita una conexión de 4 hilos a la resistencia bajo prueba.

Para maximizar el rango utilizable de una sola configuración, desea usar una fuente con una impedancia alrededor de la media geométrica de la parte superior e inferior de su rango de medición.

Si estuviera buscando medir resistencias en el rango que ha especificado sin reconfiguración, buscaría una fuente de voltaje con una resistencia de 30 ohmios en serie, esta resistencia puede funcionar como derivación para la medición de corriente.

Llamemos a la resistencia bajo prueba R t y la fuente de resistencia R s .

En el extremo inferior del rango, un cambio del 5 % en R_t se traduce en un cambio de aproximadamente el 5 % en el voltaje a través de R t y un cambio despreciable en el voltaje a través R s . El voltaje a través R t es aproximadamente el 0,6% de la escala completa. Por lo tanto, necesitamos una precisión de medición de alrededor del 0,03 % del voltaje de escala completa.

De manera similar, en el extremo superior del rango, un cambio del 5 % en R_t se traduce en un cambio de aproximadamente el 5 % en el voltaje a través de R s y un cambio despreciable en el voltaje a través R t .El voltaje a través R s es aproximadamente el 0,6% de la escala completa. Por lo tanto, necesitamos una precisión de medición de alrededor del 0,03 % del voltaje de escala completa.

Diría que con ADC de 14 bits debería ser más que práctico cumplir con sus requisitos sin las complejidades de reconfigurar el sistema para diferentes rangos de resistencia.

Podría ser posible hacerlo con ADC y promedios de menor precisión, pero si lo hace, debe asegurarse de que su sistema sea lo suficientemente ruidoso.

Tuve la misma idea, con la media geométrica después de escribir mi respuesta. coloque la fuente de voltaje, luego 5k, luego 30R, luego 0.2R a GND. de esa manera, uno solo debe cambiar los puntos de derivación de voltaje y puede usar dos amplificadores operacionales de ganancia fija para medir ambos valores con la mayor precisión.
No es una mala idea si necesita medir ambos a la vez en lugar de tener un circuito que pueda medir cualquiera de ellos pero no al mismo tiempo.
Gracias por responder, pero todavía tengo algunas preguntas. ¿Por qué una fuente de voltaje tiene la precisión relativa más alta en el extremo inferior del rango de resistencias? No necesita ser una conexión de 4 cables porque está en una PCB.
Para medir una resistencia, ¿debería usar una fuente de corriente constante o una fuente de voltaje?
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