描述

<h2>一、项目功能介绍</h2> 在我平时的开发过程中，偶尔遇到需要测量低功耗设备的待机电流。可手头的万用表没有 μA 档，即使找来一块勉强能测的，也只能盯着跳动的数字脑补平均值，看不到电流曲线，也抓不住瞬态波动。市面上能记录 uA 电流波形的分析仪至少也需要 50 元甚至更高，大量运放和精密电阻复刻门槛也比较高。 这个项目的目的在于：用最低的成本，覆盖绝大多数开发者最基础的低功耗测量需求——能看数字、能看曲线、能接上位机分析。 <ul> <li>基于 CH32V003 与 INA226 搭建</li> <li>双档自动量程：10Ω（μA 级小电流）/ 10mΩ（A 级大电流）</li> <li>分辨率：0.1μA（10Ω）</li> <li>电流量程：1μA – 8A（max）</li> <li>电压量程：3.3V – 36V</li> <li>采样率：7kHz+</li> </ul> 本地功能： <ul> <li>标准数值：同屏显示电压、电流、功率</li> <li>实时曲线：三档时基缩放，峰值/实时/均值统计</li> <li>容量积分：0.01mAh / 0.01mWh 分辨率电量能量累计</li> </ul> 上位机： <ul> <li>适配VOFA+开源上位机，界面流畅，但不支持数据统计，用于观察。</li> <li>适配基于PyQt5开发的自制上位机，可手动选取统计平均电流与电量消耗等功能。</li> <li>配套 Python 校准脚本，分段零点补偿与增益标定等。</li> </ul> 相对精度： <ul> <li>A 档：实测相对偏差 ≤ 0.5%</li> <li>μA 档：100μA 以上实测相对偏差 </li> </ul> <h2>二、项目属性</h2> 本项目为原创设计，当前版本（v0.4）为首次公开。早期版本曾在开源广场发布。 未参与过任何比赛或学校答辩，未获得过相关奖项。 项目设计受开源社区 YQ-PCS、PowerPico 等优秀工程启发，但核心电路、固件代码及校准方法均为独立实现，未复用上述项目的电路或源码。 <h2>三、开源协议</h2> 本项目 100% 开源，采用 CC BY-SA 4.0 协议。 开源范围包括： <ul> <li>固件源代码（CH32V003 全部源码）</li> <li>原理图与 PCB 设计文件</li> <li>PyQt5 自制上位机完整源码</li> <li>Python 自动校准脚本</li> <li>外壳 3D 打印文件</li> </ul> 协议要点： <ul> <li>署名：衍生项目须注明原作者</li> <li>相同方式共享：修改后的项目须以相同协议开源</li> <li>商业使用：无限制</li> </ul> <h2>四、硬件部分</h2> <h3>1.信号架构</h3> 主控采用 CH32V003J4M6 (SOP8)，在仅有的 6个可用I/O 空间内完成了复杂的闭环控制 <h4>等效信号架构图</h4> <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/b8c68127651242699c048ebb4fc18780.png" alt="image.png"> <ul> <li>人机交互：PD1 兼具 SWD 下载与 SW1 输入功能；PD6 兼具 SW2 输入与串口发送功能。</li> <li>硬件保护：PA2 引脚通过外部中断监听 INA226 的 <code>ALERT</code> 信号，实现微秒级硬件强行切档。</li> <li>物理切换：PC4 引脚驱动 PMOS 网络，完成 10Ω 与 15mR 采样电阻的量程切换。</li> <li>数据总线：PC1/PC2 硬件 I2C 引擎同时驱动 OLED 显示与 INA226 高速采样(EEPROM没有使用)。</li> </ul> <h3>2.功率架构</h3> 系统支持最高 36V 宽压输入，通过 MOS 网络实现量程的无缝切换，并配备了独立的硬件级防反接保护。 <h4>等效功率路径流程图</h4> <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/0733d0868f4b4240b01cf221f3d84da8.png" alt="image.png"> <h5>(1)防护与防反接</h5> <ul> <li> 过压保护：入口处配置 TVS 管，吸收插拔瞬间的高压浪涌。 </li> <li> 反压保护：相比传统二极管，使用低内阻 PMOS 实现电源反接保护，极大降低了大电流下的压降与发热。 </li> <li> G 极安全：所有功率 PMOS 的栅极（Gate）均配有分压与泄放电路，确保在高电压（>20V）输入时 $V_{GS}$ 不会超过击穿阈值。电路经过特殊设计，上拉或泄放都在电阻前取电，不会对电流测量精度产生额外干扰。 <h5>(2)双路采样切换网络</h5> </li> <li> 采样点分配：电流进入主路后，首先固定连接至 INA226 的 IN+ 采样点。 </li> <li> 并联支路：系统通过一组由 <code>CTRL</code> 引脚控制的复合 MOS 网络进行档位切换： <ul> <li>A 档：电流流经 10mR 采样电阻，支持大电流通过。</li> <li>uA 档：电流切换至 10Ω 采样电阻，实现微安级分辨率。</li> </ul> </li> <li> 驱动级隔离：使用独立的 NMOS 作为底层驱动，将 MCU 的 3.3V 逻辑信号与 36V 功率级安全隔离，实现可靠的栅极拉低。 <h5>(3)逻辑供电</h5> </li> <li> 高压宽幅：采用 40V 高耐压 LDO，封装选用 SOT-223 以获得更大的散热面积，保证在高压差工况下不会热保护触发。 </li> <li> 隔离二极管：LDO 前端设有专门的隔离二极管。当后端接有大电容负载且瞬间拉低电压时，该二极管能防止 LDO 输入端电压产生倒流，确保单片机不断电。 </li> </ul> <h2>五、软件部分</h2> <h3>1.本地功能演示</h3> <h4>(1)标准视图</h4> 实时数值：同屏显示电压、电流、功率。 手动去皮：长按左键触发，左侧进度条动态显示进度，完成后标志闪烁。 档位指示：右侧滑块实时反馈当前硬件处于 10R(uA) 还是 20mR(A) 档位。 PC 模式入口：双键按下切换至上位机模式，屏幕进入静默状态以节省 I2C 带宽。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/Mp80k1g8aA3rWsJjsqrVhtv2j1lJ4t6n7qGhpOWw.gif" alt="video_20260429_.gif"> <h4>(2)实时曲线</h4> 统计指标：实时显示 PEEK (峰值)、NOW (实时)、AVG (均值)。 手动清零：长按左键触发，清除统计与曲线缓冲区。 速度调节：长按右键调节 S 档位，支持三档时间轴缩放。 模式切换：双键按下切换显示 A (电流)、W (功率)、V (电压)。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/6VxHYAgOiap5PYo1tdIsGfTzawrTA35IDYGY0Oet.gif" alt="video_20260429_.gif"> > 相信你已经发现，机内的曲线由于屏幕画幅大小，只能进行降采样显示，也许你注意到了一个200-300的PEEK值，但想要看清到底发生了什么，还得是靠上位机。 <h4>(3)容量统计</h4> 高精积分：支持 0.01mAh / 0.01mWh 分辨率的电量与能量累计。 运行控制：长按右键手动暂停/开启统计任务,右侧 RUN/STOP 拨杆指示。 数据重置：长按左键执行清零，C 字符闪烁反馈操作成功。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/hZ0fK8orY1UCwRNZ2edS4qg4RJap6RYHEbjKs2T8.gif" alt="video_20260429_.gif"> <h3>2.上位机功能演示</h3> <ul> <li>1.5 Mbps 串口上报：通过 UART DMA 链路，将机内校准过的净值组包输出。</li> <li>VOFA+ 完美适配：通过 <code>JustFloat</code> 协议，原生适配。</li> <li>Python Bridge：配套 Python 脚本实现“数据防洪”与“对齐重组”，引入一个带过滤的缓冲区，避免信号差导致错帧将VOFA卡死。</li> </ul> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/QOYZnCUu2SwJiEuKl9yERpIqXLTHSDMmNm1qilNU.gif" alt="video_20260429_.gif"> <hr> <h3>3.校准与精度</h3> 受限于作者本人的实验条件，所提及的精度默认为相对精度 由于元器件寄生参数的影响以及个体差异，此项目的最高精度只能接近于基准设备。 优于存储限制与操作考虑，没有设计机内校准，用户需要刷入 校准专用固件，通过串口连接 Python 自动化脚本 进行标定后，直接修改源码进行编译烧录。 <h5>(1) 电压比例校准</h5> 电压校准是所有后续计算的基准，必须首先完成。 <ul> <li>操作流程：将设备接入可调电源，使用万用表测量输出端电压，将实测值填入 Python 脚本。脚本会自动计算出 <code>cal_v_lsb_nv</code>（每 LSB 对应的纳伏数）。</li> <li>线性度表现：经过实测，在 3V - 36V 全量程范围内，单点 LSB 的最大极差在2300nV，但事实上这个数值远超我的万用表极限精度，所以图像无参考意义，一般仅需测量 1-3 个点即可获得不错的线性回归结果。</li> </ul> <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/23def22df39c4b02880f0368444fcb76.png" alt="image.png"> <ul> <li> 真伪判定：作者测试了多块 INA226 芯片，发现有概率买到地址是与原厂规格不同的 <code>0x44</code> ，其内部基准源偏差巨大，实测 LSB 甚至可能出现在 $1,182,000$ ，差值高达 $68,000\text{ nV}$（误差近 5.4%），而地址相同的<code>0x40</code>情况较好，但也不能完全确定为正品。 <ul> <li> TI 官方标称值：$1,250,000\text{ nV}$ ($1.25\text{ mV}$)。 </li> <li> 假货典型值：约 $1,189,000\text{ nV}$ 左右。 </li> </ul> </li> <li>如果你的校准值大幅偏离 $1.25\text{ mV}$，说明该芯片大概率并非 TI 原装正品。但即便如此，通过自动化标定修正后依然不影响日常高精度使用，这正是校准系统的核心价值所在。</li> </ul> <hr> <h5>(2) 零点地图校准</h5> 在实际测试中，我发现底数呈现出非线性、非单调的特征，且在 3V - 4V 的区间抖动剧烈。 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/fc26c1ffadb14f41b309b4c5ca8f71ee.png" alt="image.png"> <h6>a.可能的猜测</h6> <ul> <li>uA 档位：其底数随总线电压（VBUS）的变化产生剧烈波动（偏置可达数百 LSB）。 <ul> <li>源于电路中并联的 “旁路保护二极管”。该二极管的作用是作为“缓冲桥梁”，防止系统在从 uA 档偶遇动态负载，由于切档不及时压降导致后级掉线。然而，二极管的结电容与正向漏电会随共模电压升高而增加，干扰采样。</li> <li>源于 INA226 自身的偏置及 PCB 寄生参数</li> <li>当输入小于3.6v时，由于LDO前防倒灌二极管的存在，VCC将从3.3V跌落至约3V附近，VCC的变动可能加剧了上一条带来的影响。</li> </ul></li> <li>A 档位：偏置一般较小（通常在 $\pm 3$ LSB 以内）。</li> </ul> <h6>b.解决方案：多段线性补偿</h6> 为了修正这些没有规律的物理偏置，我设计了一个动态零点补偿引擎。它不再使用单一的固定值去皮，而是通过记录关键拐点，拟合出一条随电压变化的补偿曲线。 <h6>c.操作步骤</h6> <ol> <li>输入基准：启动 Python 脚本，填入上一步校准得到的 <code>cal_v_lsb_nv</code>。</li> <li>空载扫描（档位 A）：确保设备未接入任何负载。缓慢调节可调电源，将电压从 3V 连续提升至 36V。脚本会实时记录每个电压点对应的 $S_RAW$ 原始底数。</li> <li>空载扫描（档位 B）：按下设备左键切换电阻档位。将电压从 36V 再次缓慢调节回 3V。</li> <li>智能压缩与生成：停止脚本。Python 内部的 RDP 特征提取算法 会自动剔除冗余数据，将数百个采样点压缩为十余个关键“拐点”，并直接生成标准的 C 语言结构体代码。(压缩率可调)</li> <li>固件更新：将生成的 <code>table_10mr</code> 和 <code>table_100r</code> 数组复制并替换到 <code>power_app.c</code> 中。</li> </ol> <hr> <h5>(3) 分段线性增益校准</h5> 即便解决了零点漂移，由于功率路径上 MOSFET 的导通压降、保护二极管的非线性特征，整体电流曲线依然不是一条完美的直线，我们用相同的方法进行校准。 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/d3a522948cf941ec8d7b729d6efd1269.png" alt="image.png"> <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/f08d84c19631454f81e32b5ef923c77b.png" alt="image.png"> <h6>a.测量策略：如何获得“真值”？</h6> <ul> <li>uA 档位 (微电流)：大多数手持万用表的电流档在 $300\mu A$ 以下的分辨率和内阻表现都不尽如人意，但电阻档一般还算可以接受，所以我们可以用一颗电阻作为负载，测量杜邦线两断的准确电阻，配合上一步校准准的电压值，利用欧姆定律 ($I = V/R$) 倒推出真实电流。</li> <li>A 档位 (大电流)：此档位下采样电阻功率较大，且负载阻值会随温度剧烈跳变。所以建议直接使用万用表的 10A 档串联在回路中，以万用表的实时读数作为校准基准。</li> </ul> <h6>b.操作流程</h6> <ol> <li>准备任务单：在 Python 脚本目录下编辑 <code>resistors.txt</code>，或是也可以在脚本运行时手动输入。按从小到大的顺序填入你准备好的电阻阻值或电流点( 如 <code>100KR</code>, <code>10R</code>, <code>1.5A</code> )。</li> <li>启动脚本：运行校准向导，脚本会引导你先输入电压补偿值，然后进行双档位的空载去皮。</li> <li>循环采样：按照脚本提示依次接入负载。每接入一个，按回车确认。 <ul> <li>脚本会根据当前实测的 VBUS 电压和你的负载阻值，实时计算出物理世界的真实电流值。</li> </ul></li> <li>随时中止：如果你不需要跑完整个列表，可以随时输入 <code>Y</code> 提前结束并进入计算阶段。</li> <li>生成增益表：Python 脚本会分析每一个采样点的表现阻值，自动计算出对应的比例因子，并生成一组 <code>GainPoint_t</code> 结构体代码。</li> </ol> <h6>c.结果应用</h6> 将脚本最后生成的 <code>gain_table_10mr</code> 和 <code>gain_table_10r</code> 完整复制并粘贴到固件源码中。 <hr> <h5>(4) 校准后精度实测对比</h5> 为了直观展示校准后的实测效果，我拿出了仅有的万用表 众仪 ZT-A6 作为参考基准（其直流电流档标称精度为 $\pm(1.0\% + 4)$。 <h6>A 档位电流对比表</h6> <table> <tr> <th style="text-align:left;">测试点</th> <th style="text-align:left;">万用表参考值 (Ref)</th> <th style="text-align:left;">本设备读数 (Device)</th> <th style="text-align:left;">绝对误差</th> <th style="text-align:left;">相对偏差 (%)</th> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">1</td> <td style="text-align:left;">99.0 mA</td> <td style="text-align:left;">99.1 mA</td> <td style="text-align:left;">+0.1 mA</td> <td style="text-align:left;">+0.10%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">2</td> <td style="text-align:left;">198.0 mA</td> <td style="text-align:left;">198.2 mA</td> <td style="text-align:left;">+0.2 mA</td> <td style="text-align:left;">+0.10%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">3</td> <td style="text-align:left;">297.7 mA</td> <td style="text-align:left;">298.1 mA</td> <td style="text-align:left;">+0.4 mA</td> <td style="text-align:left;">+0.13%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">4</td> <td style="text-align:left;">595.2 mA</td> <td style="text-align:left;">592.2 mA</td> <td style="text-align:left;">-3.0 mA</td> <td style="text-align:left;">-0.50%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">5</td> <td style="text-align:left;">992.8 mA</td> <td style="text-align:left;">992.5 mA</td> <td style="text-align:left;">-0.3 mA</td> <td style="text-align:left;">-0.03%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">6</td> <td style="text-align:left;">1.489 A</td> <td style="text-align:left;">1.488 A</td> <td style="text-align:left;">-0.001 A</td> <td style="text-align:left;">-0.07%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">7</td> <td style="text-align:left;">1.788 A</td> <td style="text-align:left;">1.785 A</td> <td style="text-align:left;">-0.003 A</td> <td style="text-align:left;">-0.17%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">8</td> <td style="text-align:left;">2.087 A</td> <td style="text-align:left;">2.084 A</td> <td style="text-align:left;">-0.003 A</td> <td style="text-align:left;">-0.14%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">9</td> <td style="text-align:left;">2.483 A</td> <td style="text-align:left;">2.483 A</td> <td style="text-align:left;">0.000 A</td> <td style="text-align:left;">0.00%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">10</td> <td style="text-align:left;">2.990 A</td> <td style="text-align:left;">2.978 A</td> <td style="text-align:left;">-0.012 A</td> <td style="text-align:left;">-0.40%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">11</td> <td style="text-align:left;">3.478 A</td> <td style="text-align:left;">3.479 A</td> <td style="text-align:left;">+0.001 A</td> <td style="text-align:left;">+0.03%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">12</td> <td style="text-align:left;">3.978 A</td> <td style="text-align:left;">3.975 A</td> <td style="text-align:left;">-0.003 A</td> <td style="text-align:left;">-0.08%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">13</td> <td style="text-align:left;">4.975 A</td> <td style="text-align:left;">4.972 A</td> <td style="text-align:left;">-0.003 A</td> <td style="text-align:left;">-0.06%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">14</td> <td style="text-align:left;">5.975 A</td> <td style="text-align:left;">5.973 A</td> <td style="text-align:left;">-0.002 A</td> <td style="text-align:left;">-0.03%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">15</td> <td style="text-align:left;">6.975 A</td> <td style="text-align:left;">6.974 A</td> <td style="text-align:left;">-0.001 A</td> <td style="text-align:left;">-0.01%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">16</td> <td style="text-align:left;">7.98 A</td> <td style="text-align:left;">7.98 A</td> <td style="text-align:left;">0.00 A</td> <td style="text-align:left;">0.00%</td> </tr> </table> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/YVg3sEa2yQFy5ynSUsX0F0nWO82Mr73Z2JOMbV5f.gif" alt="video_20260429_011800_.gif"> <hr> <h4>uA 档位电流对比表</h4> 针对 uA（微电流），市面上的入门级万用表，在低量程段几乎无法提供参考价值。 我采用了前文提到过的 “精密电阻 + 欧姆定律回算” 的方式，使用 QPLCR3S 电桥镊子（精度 0.6%）对负载电阻进行标定，并根据实测电压得出理论电流基准。在下表中，参考电流 ($I_{Ref}$) 的计算公式为：$I{Ref} = V{实测} / R_{电阻}$。 <table> <tr> <th style="text-align:left;">测试负载 (R)</th> <th style="text-align:left;">实测电压 (V)</th> <th style="text-align:left;">参考电流 ($I_{Ref}$)</th> <th style="text-align:left;">本设备读数</th> <th style="text-align:left;">ZT-A6 万用表</th> <th style="text-align:left;">相对偏差</th> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">330 Ω</td> <td style="text-align:left;">3.210 V</td> <td style="text-align:left;">9.727 mA</td> <td style="text-align:left;">9.718 mA</td> <td style="text-align:left;">9.6 mA</td> <td style="text-align:left;">-0.09%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">428.3 Ω</td> <td style="text-align:left;">3.231 V</td> <td style="text-align:left;">7.544 mA</td> <td style="text-align:left;">7.539 mA</td> <td style="text-align:left;">7.5 mA</td> <td style="text-align:left;">-0.06%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">559.4 Ω</td> <td style="text-align:left;">3.249 V</td> <td style="text-align:left;">5.808 mA</td> <td style="text-align:left;">5.806 mA</td> <td style="text-align:left;">5.8 mA</td> <td style="text-align:left;">-0.03%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">815.6 Ω</td> <td style="text-align:left;">3.267 V</td> <td style="text-align:left;">4.006 mA</td> <td style="text-align:left;">4.004 mA</td> <td style="text-align:left;">4.1 mA</td> <td style="text-align:left;">-0.05%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">1.591 kΩ</td> <td style="text-align:left;">3.287 V</td> <td style="text-align:left;">2.066 mA</td> <td style="text-align:left;">2.065 mA</td> <td style="text-align:left;">2.0 mA</td> <td style="text-align:left;">-0.04%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">3.274 kΩ</td> <td style="text-align:left;">3.297 V</td> <td style="text-align:left;">1.007 mA</td> <td style="text-align:left;">1.007 mA</td> <td style="text-align:left;">1.1 mA</td> <td style="text-align:left;">-0.00%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">4.281 kΩ</td> <td style="text-align:left;">3.300 V</td> <td style="text-align:left;">770.8 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;">770.6 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;">0.8 mA</td> <td style="text-align:left;">-0.02%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">6.766 kΩ</td> <td style="text-align:left;">3.302 V</td> <td style="text-align:left;">488.2 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;">488.0 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;">0.5 mA</td> <td style="text-align:left;">-0.04%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">10.98 kΩ</td> <td style="text-align:left;">3.304 V</td> <td style="text-align:left;">300.9 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;">301.0 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;">-0.0 mA (下限)</td> <td style="text-align:left;">+0.03%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">15.92 kΩ</td> <td style="text-align:left;">3.305 V</td> <td style="text-align:left;">207.6 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;">207.6 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;"></td> <td style="text-align:left;">-0.00%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">33.06 kΩ</td> <td style="text-align:left;">3.306 V</td> <td style="text-align:left;">100.0 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;">100.0 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;"></td> <td style="text-align:left;">-0.00%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">68.1 kΩ</td> <td style="text-align:left;">3.306 V</td> <td style="text-align:left;">48.54 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;">48.3 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;"></td> <td style="text-align:left;">-0.49%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">159.4 kΩ</td> <td style="text-align:left;">3.307 V</td> <td style="text-align:left;">20.74 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;">20.5 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;"></td> <td style="text-align:left;">-1.15%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">331.2 kΩ</td> <td style="text-align:left;">3.307 V</td> <td style="text-align:left;">9.98 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;">9.6 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;"></td> <td style="text-align:left;">-3.80%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">675.5 kΩ</td> <td style="text-align:left;">3.307 V</td> <td style="text-align:left;">4.89 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;">4.8 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;"></td> <td style="text-align:left;">-1.84%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">1.585 MΩ</td> <td style="text-align:left;">3.307 V</td> <td style="text-align:left;">2.08 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;">2.0 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;"></td> <td style="text-align:left;">-3.84%</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">3.284 MΩ</td> <td style="text-align:left;">3.307 V</td> <td style="text-align:left;">1.00 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;">0.9 $\mu$A</td> <td style="text-align:left;"></td> <td style="text-align:left;">-10.0%</td> </tr> </table> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/mBAOrtBpjPy6c7POuvcH14FVqki4pzzmQmB508lg.gif" alt="video_20260429_.gif"> <hr> <h3>4.采样率档位</h3> <h4>(1)同步采样</h4> 在本设备的主程序循环频率突破了 10.5 kHz。这带来了一个小问题： <ul> <li>性能过剩：单片机跑一圈仅需约 95μs，而 INA226 的物理采样周期最快也要 140μs。</li> <li>时序冲突：如果不加控制，串口会发回约 40% 的重复包。</li> </ul> 但我们唯一的Alert引脚被用来切档，所以只能采用固定发送间隔，尽量让单片机的对齐 ADC 的更新节奏，但此方法比较吃226的体制，值得一提的是反而假货在此处性能更强。 <ul> <li>0x44地址的假货：130us间隔，重复率＜0.8%。</li> <li>0x40疑似正品：148us间隔，重复率<2.2%； 140us间隔，重复率<3.3%。</li> </ul> <h4>(2)采样率与精度</h4> 由于有人询问我是否可以使用TPA626来代替假货泛滥的INA226，所以我重新测试了大概率正品的INA226，与绝对是正品的TPA626，得出了下列数据与结论。 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/292e30854f76465e87cbfb7824fad8dd.png" alt="image.png"> 从RMS噪声来看，我甚至怀疑是我的测试有问题，但两款芯片用的完全相同的代码，高情商的说，TPA626不适合复刻此设备，尤其是多次平均对626的RMS噪声起到的作用很小。 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/07cfb4c915644809be769351f6c9e164.png" alt="image.png"> <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/44176dbbeaea418c8e50b147f1eec40d.png" alt="image.png"> <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/be729d405a7f42aeaeeb6f29e32a8988.png" alt="image.png"> 值得注意的是，虽然626的规格书写的ADC conversion time最低档位只有66us，但经过测试实际约为142us，但巧合的是，他反而和INA226规格书的值几乎一模一样。 <hr> <h4>(3)使用建议</h4> <ul> <li>PC 上位机模式：建议 0档 (VeryFast)，获取最高动态响应，虽然从VOFA中看抖动剧烈，但使用我们自己的上位机，对区域进行平均后高度可用。</li> <li>本地 GUI 模式：可以根据需求选择 std 档或 slow 档，平衡显示的稳定性与灵敏度。</li> <li>开发者提示：代码中已预留了四种预设档位的 <code>DeltaT</code> 定义，你可以根据效率脚本的分析结果，通过修改宏定义实现精准同步。</li> </ul> <hr> <h4>(4) 深度配置与逻辑微调</h4> <h5>a.上位机模式：带宽策略</h5> 在 PC 模式下，串口带宽和 I2C 总线带宽是极其宝贵的资源。 <ul> <li><code>PC_LINK_WITH_VOLT</code>： <ul> <li><code>0</code> (默认)：仅采集并上报电流数据。</li> <li><code>1</code>：同时采集电压和电流。采样率会减半。</li> </ul></li> </ul> <h5>b. GUI 模式：自适应数字滤波</h5> 本项目针对非 PC 模式下的本地显示设计了二级滤波系统，确保在高频采样下数值依然平稳。 <ul> <li>滤波逻辑：系统以 <code>INA226_RATE_STANDARD</code> 为分界线。 <ul> <li>当采样率高于此值时，由于底噪大，自动应用 <code>FILTER_DEPTH_FAST</code>（深层滤波）。</li> <li>当采样率较低时，硬件本身已自带积分滤波，故应用 <code>FILTER_DEPTH_STD</code>（浅层滤波）以保持响应速度。</li> </ul></li> </ul> <h5>c. 智能量程切换：自动降档算法</h5> 为了防止档位在临界点频繁跳变（震荡），系统引入了带有阈值和计数器的降档逻辑。 <ul> <li>降档原理：只有当电流处于 10mR 档 且同时满足以下两个条件时，才会切回 uA 档。 <ul> <li>条件 1：压值阈值。补偿后的 <code>raw_diff</code> 需低于满量程的 <code>BACK_TO_UA_PERCENT</code></li> <li>条件 2：持续时间。需连续 <code>BACK_TO_UA</code> 次检测均满足阈值，以滤除瞬时毛刺，防止误触发。</li> </ul></li> <li>注：升档（uA -> A）由硬件 <code>ALERT</code> 中断瞬间完成（优先级最高），而降档由本逻辑控制，但不建议设置的过于保守，尤其是面对射频。</li> </ul> <h2>六、BOM清单</h2> 请输入内容… > 注：项目涉及的BOM清单。在嘉立创EDA 生成/上传设计文件后，BOM将自动生成至项目详情；建议包括型号、品牌、名称、封装、采购渠道、用途等内容。具体内容和形式应以表达清楚项目构成为准。 <h2>七、大赛LOGO验证</h2> 请上传包含大赛logo的项目图片，logo以丝印形式印刷在PCB上面。 点击zip下载大赛logo标识！（大赛标识）.zip <h2>八、演示您的项目并录制成视频上传</h2> 视频要求：请横屏拍摄，分辨率不低于1280×720，格式Mp4/Mov，单个视频大小限100M内； 视频标题：立创电赛：{项目名称}-{视频模块名称}；如立创电赛：《自动驾驶》-团队介绍。 视频冲榜：项目制作过程中，可随时录制视频上传至B站、小红书、视频号、抖音号，冲榜人气奖励＞，优秀项目可获得立创官方全域曝光机会； 前往查看更多详情＞