5位半的萬用表硬件開源設(shè)計(jì)資料分享

前段時(shí)間，項(xiàng)目需要，做了一個(gè)1ua~100ma的電流，0v~12v電壓檢測(cè)項(xiàng)目。在網(wǎng)上找到了一個(gè)不錯(cuò)的資料。5位半開源設(shè)計(jì)萬用表硬件。 采用TI的24位ADC。 萬用表輸入電路部分： 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(cè)量或是電壓測(cè)量，繼電器最好選擇小體積的雙線圈磁保持繼電器。 3、對(duì)于電流測(cè)量，可以采用阻值更小的檢流電阻，配合零漂移運(yùn)放。 4、COMM是虛地，來自2.5V基準(zhǔn)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(yùn)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(jiǎn)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(shí)輸入電阻10M歐，當(dāng)測(cè)電阻時(shí)10M歐電阻斷開，成高阻態(tài) 模數(shù)轉(zhuǎn)換及基準(zhǔn)電路 1、采用了LTC6655-2.5，可直接驅(qū)動(dòng)100uF的大電容，省去了基準(zhǔn)緩沖，簡(jiǎn)化了電路 2、COMM電位緩沖驅(qū)動(dòng)采用可驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載的結(jié)構(gòu)，為減小體積采用了SOT23-5運(yùn)放，通用運(yùn)放即可 3、增加TVS管用來保護(hù)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(yùn)放及ADC 6、數(shù)字電路供電3.3V采用獨(dú)立的D5V供電穩(wěn)壓后獲得，基于性能考慮數(shù)字、模擬要獨(dú)立的供電 7、注意ADC 基準(zhǔn)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(yán)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(cè)量恒流源 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(gè)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 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(duì)模擬供電干擾非常敏感，DCDC的紋波噪音高達(dá)200mVpp，故采用DCDC方案需要加強(qiáng)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(duì)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(jì)采用共模電感加強(qiáng)濾波切斷來自DCDC的共模干擾，可視實(shí)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(duì)ADC和基準(zhǔn)影響也考慮進(jìn)去 7、DCDC輸出紋波噪聲高達(dá)200mVpp，且處于數(shù)百KHZ高頻，此時(shí)ADC、運(yùn)放及LDO的PSRR是極差的，會(huì)造成ADC讀數(shù)嚴(yán)重跳動(dòng)，故采用LC+LC濾波方式 8、+12V供電采用一級(jí)LT1763 LDO穩(wěn)壓 9、+5V供電采用二級(jí)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(zhǔn)穩(wěn)壓，計(jì)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(biāo)準(zhǔn)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(gè)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 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(diǎn)擊文件名下載附件 內(nèi)含原理圖和PCB文件

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