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[经验] 制作六位半电压表步骤分享!

2019-9-1 23:28:45  851 ADI adc 万用表
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很多年前就开始想自己做个万用表,一直没有着手做,都停留在想上面,最近想想还是尽早开始做吧,不然过几年自己老了,会成为永远的念想了。
万用表的核心部分是一个电压表,那么就先从做一个电压表开始,然后再做其他功能,其它功能都是在基本的电压测量基础上扩展的。
我个人diy,向来好高骛远,恨不得一下子做个全世界最高等级的神器,可是现实却是非常残酷,自己水平还非常有限,也没那么多银子去浪费,只能在现有能力和财力的情况下来展开了。
ADC的选择:
最近几家大公司都推出了比较厉害的32位ADC,对比下这几家

从价格上看,肯定是ADI的最好,不过也没看出多么明显的优势来,自己水平有限,对很多参数还是不怎么懂。
我选择了AD7717-2
基准的选择:
现在六位半万用表普遍使用LM399,0.5PPM的温漂做个六位半表还是够用了,本来想上LTZ1000了,垂涎那0.05ppm的温漂,仔细想想吧。。。。。倒是能买得起,反而觉得自己不配,自己没有八位半表,那精度怎么验证呢?自己连LM399都没玩过,就直接上LTZ1000?。。。。。嗯嗯,还是LM399比较合适,外围电路超简单。(好的电压基准貌似只有这两个选择)
LM399是6.95V电压输出的,现在商品ADC都是2.5V或者5V基准电压输入的,那么就需要分压得到ADC的合适基准电压,因为考虑到ADC输入电压制约和整体电路不能太复杂等方面问题,最后决定ADC输入基本量程是正负1.25V,这样可以把差分输入的一端接地,另一端做单端输入。1.25V输入就需要1.25V的基准。
6.95V分压到1.25V的电压给ADC做基准,AD7177的基准输入范围是1V-5V,这个电压是基本不影响精度的,那么现在问题来了,基准的分压电阻怎么选择呢,LM399可是0.5ppm的,得选两只0.5ppm的电阻分压才配得上LM399吧,凌特公司有网络电阻,性能非常好,比例温漂可以做到0.2ppm,超过了399,就是LT5400。
还有各种比例和阻值可选

有了这个非常优秀的网络电阻,ADC前端的放大和分压也不用去苦苦寻觅金属箔电阻了。
运放的选取:基本上都是接近最好的运放了,同时考虑低温漂低失调,低的偏置电流,低噪声。
AD8629用ADC缓冲驱动,AD8622做前端放大。
电压表的输入量程:
1:1000V档,  输入阻抗10M,经过9.9M和0.1M分压得到100比1的10V电压,经运放缓冲再进行10:1的分压转换成1V送ADC.
2:  100V档,      输入阻抗10M,和1000V一样先经过100:1分压,得到1V电压可以直接送ADC.
3:  10V档,        输入阻抗1T,经过运放阻抗变换,再10:1分压。
4:1V档,        输入阻抗1T,直接送ADC采集,这一档是基本档,没有经过分压或者放大,精度最高。
5:100mV档,  输入阻抗1T,经10倍放大后送ADC.
6:  10mV档,    输入阻抗1T,经100倍放大后送ADC.这档只是预先设计上的,因为电流和电阻测试的时候需要100倍放大,所以就有了10mV档,对于这档心里最没底,噪声不好处理,不过有个好消息,就是常规六位半都是10V输入的,如果测试10mV就得1000倍放大,而我这个ADC是1V输入量程的,只要放大100倍,说不定能出来不错的效果呢。
100V档和1000V档由于分压电阻太大,温漂稍差,互补补偿之后也要1ppm,用这种金封线绕电阻替代图中的10个小电阻。

这电压部分初步预算成本大概七八百。
处理器使用STM32F103C8T6,显示使用12864液晶,不做外壳和通信,因为这是我万用表计划是一个过渡模块,最后要结合电阻电流做到一起来。
现在手里只有两个六位半的表,很久没校准过的34401和K2000,等做出来了希望能找个有八位半的朋友帮忙校准下。
模拟部分原理图基本完成,先贴上给大家讨论。

还有高清无码的
AD模块.PDF (276.03 KB )

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qksorl1994 2019-9-2 08:24:23
沙发一下,在这个玩单片机的地方贴这个,也就是我这个完全不懂单片机的人来做沙发了。
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bgvywerq 2019-9-2 08:36:06
完全不懂单片机,所以你得经常来这里混,时间长了你就会了
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nwyerwer 2019-9-2 08:46:59
貌似楼主原创?
厉害。
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zllmc007 2019-9-2 08:52:51
支持!真的不错。
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Purchase88 2019-9-2 09:04:26
支持!。。。。。
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raylue 2019-9-2 09:23:45
不错啊,期待楼主的更新
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uwufwjrw 2019-9-2 09:29:05
不错,楼主厉害,阿mo论坛上也有做这个精度的也很厉害!
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60user110 2019-9-2 09:48:13
特意注册了个账号来支持楼主。我的一个万用表最近改坏了,昨天刚下单了个ads1256采集卡准备用来DIY一个简单的表。就是大学上的专业不是中学时一段最爱的物理化学,而且大学时的数电课也是以应付为主,早已经全还给老师了。到时有问题来向你请教请教哇:)
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胡bbs5 2019-9-2 09:58:48
你说的这些元件我都没听过。
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