|
|
前段時間，項目需要，做了一個1ua~100ma的電流，0v~12v電壓檢測項目。在網(wǎng)上找到了一個不錯的資料。5位半開源設(shè)計萬用表硬件。
采用TI的24位ADC。
萬用表輸入電路部分：
0.png (123.85 KB, 下載次數(shù): 210)
下載附件
2017-12-7 14:14 上傳
1、繼電器切換電壓輸入高量程或者2V基本量程，高壓分壓比最高1/1000
2、用繼電器來選擇電阻測量或是電壓測量，繼電器最好選擇小體積的雙線圈磁保持繼電器。
3、對于電流測量，可以采用阻值更小的檢流電阻，配合零漂移運放。
4、COMM是虛地，來自2.5V基準緩沖后輸出或者采用+5V分壓取得。
5、分壓電阻預(yù)留了CADDOCK 1776-C481精密陶瓷薄膜排阻的位置，也可以使用分立低溫漂精密電阻代替。
6、采用SOP8雙運放，需要是RRIO精密低Ib并且低噪聲品種，甚至零漂移的，如AD8629等
7、采用虛地單電源結(jié)構(gòu)后，大大簡化了電路。
8、放電管漏電極小，壓敏電阻MOV漏電稍大。
9、分壓量程切換模擬開關(guān)需采用+5V，低Ron，低泄漏的品種
10、電壓基本量程平時輸入電阻10M歐，當(dāng)測電阻時10M歐電阻斷開，成高阻態(tài)
模數(shù)轉(zhuǎn)換及基準電路
0.jpg (76.98 KB, 下載次數(shù): 188)
下載附件
2017-12-7 14:16 上傳
1、采用了LTC6655-2.5，可直接驅(qū)動100uF的大電容，省去了基準緩沖，簡化了電路
2、COMM電位緩沖驅(qū)動采用可驅(qū)動容性負載的結(jié)構(gòu)，為減小體積采用了SOT23-5運放，通用運放即可
3、增加TVS管用來保護電路，防止意外
4、ADC差分輸入的濾波電容最好采用薄膜PPS電容，或者用C0G陶瓷貼片電容(注意陶瓷電容有壓電效應(yīng))
5、模擬供電采用12V輸入供歐姆恒流源，二次穩(wěn)壓5V后提供運放及ADC
6、數(shù)字電路供電3.3V采用獨立的D5V供電穩(wěn)壓后獲得，基于性能考慮數(shù)字、模擬要獨立的供電
7、注意ADC 基準輸入電容，精心選擇低ESR的品種，POSCAP聚合物鉭電容、普通鉭電容、X7R陶瓷電容。。。
8、模擬和數(shù)字地直接在ADC芯片下方銅箔直接連接，但是布局上嚴格區(qū)分模擬和數(shù)字電路，并且地平面做分隔
萬用表電阻測量恒流源
0.jpg (45.15 KB, 下載次數(shù): 190)
下載附件
2017-12-7 14:18 上傳
1、采用雙4位模擬開關(guān)，用開爾文方式來選擇電流源，模擬開關(guān)需低泄漏品種
2、由于電流非常小，最低僅1uA因此要注意PCB漏電、多用等電位方式
3、4個量程電阻采用低溫漂的MELF晶圓電阻
4、5+2電阻采用同規(guī)格的低溫漂MELF晶圓電阻。
萬用表外圍電路
0.jpg (75.71 KB, 下載次數(shù): 197)
下載附件
2017-12-7 14:19 上傳
1、電感采用1812 SMD貼片電阻封裝，可以適用SWPA
3015 / 4030 / 5040 型功率電感
2、電容可采用22uF的1206 X7R + 0.1uF 0603 陶瓷電容
3、共模電感可選
1、由于高精度ADC電路對模擬供電干擾非常敏感，DCDC的紋波噪音高達200mVpp，故采用DCDC方案需要加強濾波，濾波需采用一串不同容量的電容并聯(lián)。
2、不確定采用DCDC方式對精密模擬電路所造成的性能損失，故增加了預(yù)留了+15V線性供電插座焊盤
3、電路設(shè)計采用共模電感加強濾波切斷來自DCDC的共模干擾，可視實際情況是否焊接
4、DCDC將5V變換成15V后，先穩(wěn)壓至12V供恒流源，再二次穩(wěn)壓得到5V，供其他模擬電路
5、模擬電源消耗電流不超過40mA，考慮到模擬和數(shù)字電路的布局優(yōu)化，將模擬電源供電入口安置在PCB右側(cè)中間
6、+5VA電源是從+12V穩(wěn)壓而來，因此要考慮到耗散功率500mW左右，需將產(chǎn)生的熱量對ADC和基準影響也考慮進去
7、DCDC輸出紋波噪聲高達200mVpp，且處于數(shù)百KHZ高頻，此時ADC、運放及LDO的PSRR是極差的，會造成ADC讀數(shù)嚴重跳動，故采用LC+LC濾波方式
8、+12V供電采用一級LT1763 LDO穩(wěn)壓
9、+5V供電采用二級并聯(lián)穩(wěn)壓，由于電流小并且穩(wěn)定，故采用TL431精密并聯(lián)基準穩(wěn)壓，計算好TL431輸入串聯(lián)電阻，使其能滿足供電電流并消耗主要功率。
關(guān)于與主控板的接口
萬用表電路類似PMOD標準TYPE2 規(guī)范
采用12PIN 2.54mm間距的插座通過排線與控制板連接
12PIN 接口定義如下：
1 : SS 2 : INT
3 : MOSI 4 : NC
5 : MISO 6 : IO7
7 : SCK 8 : NC
9 : GND 10: GND
11: 5V 12: 5V
其中 SS / INT / IO7這3個引腳均可以采用STM32的普通GPIO
電路輸出為3.3V CMOS電平，可承受5V
0.png (264.55 KB, 下載次數(shù): 167)
下載附件
2017-12-7 14:20 上傳
原理圖51hei下載地址（pdf格式的清晰電路圖）：
5位半萬用表.zip
(8.4 MB, 下載次數(shù): 934)
2017-12-7 10:45 上傳
點擊文件名下載附件
內(nèi)含原理圖和PCB文件 下載積分: 黑幣 -5
|
評分
-
查看全部評分
|
[復(fù)制鏈接]
QQ好友和群
QQ空間
騰訊微博
騰訊朋友
收藏
淘帖
頂
踩
