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一、前言
這是一個可程式設計電阻箱，QR10，售價在 700多元。我使用它應用在一個電路矯正裝置中。下面準備使用 MCP4017 電子變阻器替代它，為了達到相同的目的，設計一個隔離電路，把 MCP4017與控制電路之間在電源和控制線方面都進行隔離。以期能夠達到替代 QR10的目的。下面來設計這個電路。
二、電路設計
電路的核心是 STM32F103單片機，一方面控制 MCP4017，一方面和微機相連。電源部分，包括一個隔離電源，它為後面MCP4017電路提供隔離5V電源。單片機通過光耦，輸出 MCP4017的 I2C 總線控制指令。這是隔離電阻的設計原理。
▲ 圖1.2.1 測試電路原理圖
▲ 圖1.2.2 測試PCB
設計單面測試電路闆，适合一分鐘制闆。一分鐘之後，得到測試電路闆。電路闆制作的非常完美。
三、焊接測試
焊接電路闆，清洗之後進行調試。使用 彈簧夾子将 ST-LINK 接入單片機。下載下傳測試軟體之後，可以看到 LED 開始閃爍。
▲ 圖1.3.1 MCP4017 控制協定
單片機使用了 IO 口來模拟 I2C 總線，通過軟體程式設計，根據 MCP4017的 I2C 總線控制協定，發送 電阻設定指令，下面通過 DM3068測量對于不同的 設定指令，輸出的電阻大小。
▲ 圖1.3.2 MCP4017設定與實測電阻
繪制出MCP4017 電阻與設定之間的關系，它們之間呈現非常好的線性關系。昨天測試中，沒有使用隔離，測量得到的電阻出現較大的誤差。對比可以看到，在 設定數值 小于 30 的時候，兩者之間還是非常好的吻合。超過 30之後，沒有進行隔離的電阻就呈現比較大的誤差了。具體是什麼原因，現在還不得而知。
使用線性拟合，得到MCP4017的拟合曲線。計算出實際電阻與線性拟合公式之間的誤差。可以看到這個誤差在 負200到100 之間。
▲ 圖1.3.3 輸出線性誤差
四、靜态電壓
看到有朋友在前天的視訊後面詢問了一個問題。那就是MCP4017的 W,B端口 分别對地線的電壓是多少。是否這個電壓對于後級放大電路存在影響。這個問題，我也非常關心。下面測量一下這個電壓數值。
使用萬用表測量 W端口和地線之間的電壓 。這個電壓大約為 41.6mV，改動測量 B端對地線之間的電壓，這個電壓為 45mV 左右，數值在跳動。測量對地之間的電流，可以看到這個電流不到 1nA。非常小。測量 W,B 和地線之間的電阻。超出了萬用表的量程。這說明如果W,B上的電壓在 0V和VCC之間，它們基本上與地線之間是絕緣的。對于普通的電路沒有影響。
※總 結 ※
本文測試了隔離狀态下的 MCP4017 電子變阻器的特性，利用光耦傳遞 I2C 控制指令，MCP4017輸出電阻與控制資料之間呈現非常好的線性關系。線性誤差在 200歐姆之内。電阻的滑動端與固定端和地線之間基本上是絕緣的。這為後面測試電路中，使用它替代電阻箱打下了實驗基礎。
參考資料
[1]
隔離電壓信号源的設計-CSDN部落格: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/136777816
[2]
??TLP113?LTC2644: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/136650016