Blick in den Krater

Blick in den Chip Teil I:Strommessung

Manchmal hat man als Hardware-Hacker das Problem das man den Strom den ein Chip während er arbeitet messen will . Die einzige Chance so etwas dann auch noch aufzuzeichnen hat man mit einem Speicheroszilloskop oder einem Logikanalyzer+A/D-Wandler . Dumm nur das so ein Gerät nur Spannungen messen und aufzeichnen kann . Wir wollen aber Strom messen...
Bei diesem Problem hilft uns folgende Schaltung:



Aus dem ohmchen Gesetz(Spannung=Widerstand*Strom/U=R*I) ergibt sich das die am Widerstand R abfallende Spannung proportional zum fließenden Strom ist , und somit können wir den Spannungsverlauf am Widerstand messen und wissen so auch den Stromverlauf .
Bloß heißt das auch das wenn der Chip versucht viel Strom zu ziehen alle Spannung die an R abfällt als Versorgungsspannung für den Chip fehlt , wodrauf der sehr allergisch reagiert .
Meistens sollten wir die Spannung nicht um mehr als 0,5V absenken .
Um den Widerstand zu berechnen den man höchstens benutzen kann sollte man in das Datenblatt des Chips gucken was Imax , der Maximale Versorgunsstrom ist und dann mit der Formel Rmax=Ud/Imax ausrechnen .
In Worten:
Maximaler Widerstand = Maximaler Spannungsunterschied / Maximaler Strom

Nehmen wir mal an Imax=10mA , unsere Änderung Ud=0,5V , dann haben wir die Formel
Rmax=0,5V/10mA=50 Ohm

Das ist gut um eine Vorstellung davon zu kriegen in welchem Größenbereich der verwendete Widerstand liegen darf . In der Praxis werd ich mir einfach ein 1KOhm Poti einbauen und so lang dran rumdrehn bis der Widerstand möglichst groß ist , der Chip aber noch zuverlässig funktioniert....

Doch es gibt noch weitere Probleme , denn da der Chip von Anfang an einen Ruhestrom zieht , wir aber nur die Stromänderung im Vergleich zum Ruhestrom interessant finden (wir wollen sehen welchen Strom der Chip zieht wenn er gewisse Befehle ausführt) müssen wir den Ruhestrom noch abziehn .
Jaa , hier wird so mancher sagen der sich ein klein Bißchen auskennt , dann schalten wir einfach einen Kondensator dazwischen und schon haben wir nur den Wechselstrom-Anteil . Aber genau DAS wollen wir ja nicht , da dann wenn der Chip plötzlich mehr Strom zieht ein kleiner Peak übrig bleibt und kurz später der gemessene Strom wieder auf 0 liegt obwohl immernoch ein größerer Storm fließt .

Also wir kommen um eine kleine Meßschaltung nicht herum . Diese sollte folgende Probleme lösen:

1.Spannungsabfall am Widerstand messen
2.Einstellbare Offset-Spannung abziehen
3.Spannungsänderung verstärken
4.Das ganze auch für Gleichstrom können
5.Keine höhere Spannung brauchen als die Versorgungs-Spannung(da komm ich später zu)
6.Alle benötigten Teile sollen in jeder anständigen Bastlerkiste vorhanden sein

Natürlich , soetwas löst man am Besten mit mehreren Operationsverstärkern....
Aber dazu mehr in der Fortsetzung....