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DIY制作五位半電壓表圖文講解和電路圖

2018/07/10
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本項目原本設(shè)計的是一個毫歐表,為了測試C8051F350的24bit ADC,順便兼容了一個電壓表功能。一個直流電壓表最關(guān)鍵的有3個部分:模擬前端、ADC和基準(zhǔn)電壓。這里就做簡短描述,詳解附件的更詳細的圖文講解。

五位半電壓表參數(shù)特性:

  • - 100mV/1000mV/10V/100V四個檔位,大概有50%超量程余量
  • - 五位半顯示,最大150000 count
  • - 支持任意值校正,通過面板按鈕即可校正。精度保守一點吧,0.01% Reading+4 LSB,后面有測試圖
  • - Fast/Slow兩檔速度,F(xiàn)ast:10次/秒,Slow:1次/秒
  • - 數(shù)據(jù)從USB UART輸出,波特率115200(目前只輸出,不能從上位機控制)
  • - 默認5分鐘自動關(guān)機,可以關(guān)閉該功能
  • - 使用一節(jié)鋰電池供電,支持從USB充電
  • - 支持背光,可以關(guān)閉
  • - 工作電流:17mA(背光關(guān)閉);44mA(背光打開)。一節(jié)14500(5號)鋰電池可以連續(xù)工作1.5~2天(背光關(guān)閉)

五位半電壓表實物截圖:

  • 模擬前端

模擬前端肩負了幾個重要任務(wù):輸入信號的衰減或者放大/低通濾波/阻抗變換/防護。

大家都知道一般來說ADC只有一個量程,臺式的一般是10/20V,手持的三位半或者四位半是200mV,這個稱為基本量程,也是精度最高的量程,其他的量程都要把輸入信號放大或者衰減到這個量程再來測量。這個表的基本量程是1V,而且由于MCU內(nèi)置了PGA,因此模擬前端僅需要考慮衰減。

  • ADC

使用C8051F350內(nèi)置的24bit ADC,這個在毫歐表里面已經(jīng)說的比較多了。這個表再重溫一下,在PGA=1,10Hz的條件下,RMS noise是2.38uV,峰峰值 noise為2.38*6.6=15.7uV,也就是1V檔的1.5個LSB(五位半),大概看到兩個數(shù)在跳(極端情況可能3個),在Slow模式下,把10個讀數(shù)平均,提升log(10)/log(4)=1.66bit,2^1.66=3.16LSB,因此在Slow模式基本上不會跳數(shù)了(當(dāng)然,由于舍入問題導(dǎo)致的最后一位跳是不能避免的)。

  • 基準(zhǔn)電壓

這里可以使用C8051F350的內(nèi)置基準(zhǔn)(最大15ppm溫度系數(shù)),或者外部基準(zhǔn)可以用REF5025(工業(yè)級:2.5ppm(典型)/3ppm(最大)溫度系數(shù);商業(yè)級:3/8ppm)或者MAX6192(A級:2/5ppm;B級:4/10ppm;C級8/25ppm)。

使用內(nèi)置和外置基準(zhǔn)的frimware是不一樣的,不能搞錯。

  • 五位半電壓表電路圖和PCB尺寸圖.pdf
    描述:原理圖和PCB尺寸圖
  • 五位半電壓表DIY制作圖文講解.doc
    描述:DIY制作圖文講解
  • CH341SER.rar
    描述:CH340的USB驅(qū)動

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