制作一个六位半电压表

kdtcf · 发表于 2017-4-4 11:09:49

本帖最后由 kdtcf 于 2017-4-4 11:11 编辑

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
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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
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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。
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