DMM_2020 发表于 2020-2-11 21:24:32

做一个USB接口的万用表模块

在做项目的过程中,我发现大多数的小的测试系统,其实用一个万用表+开关就能完成,因此萌发了做万用表模块的想法,自己动手做一个吧。主要功能如下:
(1)USB接口,支持外供电;
(2)支持SCPI指令,兼容Agilent指令;
(3)基础量程五位半,目标六位半,对标Agilent34401;
(4)支持数据采集功能,也就是说,降低ADC的分辨率可以做普通采集卡使用;
(5)支持LC付阻抗测试功能;

DMM_2020 发表于 2020-2-11 21:24:49

(1)      直流电压测量功能:
(2)      直流电流测量功能;
(3)      两线电阻测量功能;
(4)      四线电阻测量功能;
(5)      交流电压测量功能;
(6)      交流电流测量功能;
(7)      交流信号频率测量功能;
(8)      脉冲信号占空比测量功能;
(9)      电容测量功能;
(10)      电感测量功能;
(11)      复阻抗测量功能:L+R,C+R,L//R,C//R;
(12)      二极管测量功能;
(13)      导通测量功能;
(14)      热电阻测温;
(15)      热电偶测温;

DMM_2020 发表于 2020-2-11 21:25:17

直流电压档位
序号      档位      第一级增益      第二级增益      输入阻抗
1      200V      X0.01      X1      10MΩ
2      20V      X0.01      X10      10MΩ
3      2V      X1      X1      输入阻抗10MΩ或者>10GΩ可设置
4      0.2V      X1      X10      输入阻抗10MΩ或者>10GΩ可设置
5      0.02      X1      X100      输入阻抗10MΩ或者>10GΩ可设置
直流电流档位
序号      档位      取样电阻Ω      电压档位      增益
1      2A      0.1      0.2V      X10
2      200mA      1      0.2V      X10
3      20mA      10      0.2V      X10
4      2mA      100      0.2V      X10
5      200uA      1K      0.2V      X10
两线电阻档位
序号      档位      激励恒流源      电压档位      增益      备注
1      100Ω      2mA      0.2V      X10      2.5mw
2      1KΩ      2mA      2V      X1      4mw
3      10KΩ      200uA      2V      X1      0.4mw
4      100KΩ      20uA      2V      X1      0.04mw
5      1MΩ      2uA      2V      X1      4uw
6      10MΩ      0.2uA      2V      X1      0.4uw
7      100MΩ      0.2uA      2V      X1      需要继电器动作,并联10MΩ

linyibinleo 发表于 2020-2-11 21:40:59

短路保护功能。{:shutup:}

liao-ljj 发表于 2020-2-11 21:46:50

不错,非常期待,带无线通讯最好!

wajlh 发表于 2020-2-11 21:47:35

买张NI的卡好了

cu_ice 发表于 2020-2-11 21:49:16

这个做好了很方便,关注一下

huangqi412 发表于 2020-2-11 22:05:14

Cumu开源智能WIFI万用表首次公开:精心筹备1年,将开源进行到底
坛里有个WIFI的。

Jonassen 发表于 2020-2-11 22:15:36

要是可以分析低功耗电流的设备就更好了。

boceyibiao 发表于 2020-2-11 22:16:19

太大了,估计烂尾的可能性太大,就简单做个电压测量,数据采集,兼容scpi指令的模块,我估计能完成就很不错,下一步再扩展,一部到位,指标还这么高,看看隔壁做了几年了,还没实现你这写功能,那可是一帮牛人再做,晕

wajlh 发表于 2020-2-11 22:17:10

你会发现还不如买块表千把块钱来的实在

soos 发表于 2020-2-11 22:19:53

支持,希望不要烂尾

DMM_2020 发表于 2020-2-11 22:35:42

4线电阻测量功能
由于阻抗原因,四线电阻并没有100MΩ档位
序号        档位        激励恒流源        电压档位        增益
1        100Ω        2mA        0.2V        X10
2        1KΩ        2mA        2V        X1
3        10KΩ        200uA        2V        X1
4        100KΩ        20uA        2V        X1
5        1MΩ        2uA        2V        X1
6        10MΩ        0.2uA        2V        X1
交流电压测量功能:
交流电压档输入阻抗均为1MΩ,且不可调。
序号        档位        第一级增益        第二级增益        第三级增益        备注
1        200V        X0.007        X1        X1        250.0*1.414*0.007=2.4745
2        20V        X0.007        X1        X1        25.0*1.414*0.007*10=2.4745
3        2V        X0.7        X1        X1        2.5V*1.414*0.7=2.4745
4        0.2V        X0.7        X10        X1        0.25V*1.414*0.7*10=2.4745
5        0.02V        X0.7        X10        X10        0.025V*1.414*0.7*10*10=2.4745
交流电流测量功能:
序号        档位        取样电阻Ω        电压档位        增益
1        2A        0.1        0.2V        X0.7X10
2        0.2A        1        0.2V        X0.7X10
3        0.02A        10        0.2V        X0.7X10
4        0.002A        100        0.2V        X0.7X10
LCR测量功能:

DMM_2020 发表于 2020-2-11 22:37:18

序号        反馈取样电阻        电压增益        电流增益        复阻抗测量范围
1.                100Ω        100        1        <1Ω
2.                100Ω        10        1        1Ω~10Ω
3.                100Ω        1        1        11Ω~900Ω
4.                1KΩ        1        1        900Ω~9.9KΩ
5.                10KΩ        1        1        9.9KΩ~99.9KΩ
6.                100 KΩ        1        1        99.9KΩ~1MΩ
7.                100KΩ        1        10        1MΩ~10MΩ
8.                100KΩ        1        100        >10MΩ
高位万用表难点在于两个:
(1) 高分辨率 ADC 技术 ;
(2)噪声控制技术;
对于高分辨力ADC的技术,网上的资料也非常多,这里决定采用低分辨率高速ADC经过数字抽取滤波之后做成高分辨力的ADC,这里面主要的目的有几个:(1)直接采用现成的adc芯片不是这个项目的初衷,也不是我的本意,因为可扩展性性和冗余性不高,受限于adc芯片的水平和个人对这个芯片的熟悉程序,能发挥的余地不大;
(2) 我个人的数字信号处理的水平非常一般,想通过这个事情来锻炼一下,学一点点东西;
(3)高速ADC采样,可以把带宽做的好一点,这个卡就可以当成采集卡来用,如果没有做成高分辨力的ADC,最起码这个是一个具有高速采集的多功能万用表模块,还不至于浪费掉,可以挖掘的东西和内容很多;
(4)受限于个人的水平,在这里先不从理论上争论抽取和滤波之后的ADC的各项指标是否达到六位半的水平,先以五位半为目标,等功能完成之后,在指标讨论的时候,再深刻的讨论这个问题,找到解决办法;
对于噪声控制的技术,难点有两个:(1)电源噪声控制;
(2)放大电路的噪声控制;
对于测量精度来讲:
(1)ADC转换精度;
(2)温漂;
(3)老化;
温漂和老化不仅仅包含了放大电路,也包含了基准以及adc本身的性能。
本人也学艺不精,在这里抛砖引玉吧,不争论哪家技术强与弱,兼容并蓄,做到我个人水平的极限,重在锻炼吧。

freemanw 发表于 2020-2-11 23:21:10

关注 希望能成功

polarbear 发表于 2020-2-11 23:25:44

买个FLUKE 289 加个USB 红外接口,不就完事了么?

fuxinaries 发表于 2020-2-11 23:34:37

希望楼主成功,我等会持续关注

gaolf_2012 发表于 2020-2-12 06:23:39

万用表使用电脑的usb 供电测220v,想想都怕

not_at_all 发表于 2020-2-12 07:13:38

gaolf_2012 发表于 2020-2-12 06:23
万用表使用电脑的usb 供电测220v,想想都怕

不仅是220,用一台电脑的USB供电测另一台电脑USB电压也有点风险

kevinchen026 发表于 2020-2-12 07:22:08

看着高大上 关注一下

DMM_2020 发表于 2020-2-12 08:34:44

本帖最后由 DMM_2020 于 2020-2-12 08:38 编辑

作为一个工业级应用的高位万用表模块,难度实在不低,硬件倒还罢了,主要是软件,这个我选择的方向是数字信号处理方向,重在锻炼吧。
某宝中,是德Keysight U2741A USB 模块化数字万用表,售价在9500,销量个位数,我不认为没有市场需求,只是价格太高难以应用罢了,这个我的目标就是做到移动硬盘那么大,成本降到500以内,目标五位半。
作为业余时间做这个东东,烂尾的可能性很大{:lol:} ,人总要坚持做一件事情,希望在广大网友的监督下能完成这个项目。
这个是初步设计的PCB,

DMM_2020 发表于 2020-2-12 08:40:28

这个是 是德Keysight U2741A USB 模块化数字万用表,5½ 位

Earthman 发表于 2020-2-12 08:52:05

步子太大肯定会扯着蛋的
能跑scpi,能测准100v5A以下电压电流已经可以烧高香了

zpywz 发表于 2020-2-12 08:55:54

个人感觉不合适,电脑屏幕都不够用,还要加一个万用表窗口.
还有需要测量的时候必须配合电脑,你说有多麻烦.
做一个手持表,需要的时候能连电脑或手机倒腾测量数据,就好了.
之前别人做的那些 DIY6.5位 就很不错了. 你它的基础上继续做精才对.

loohoo0302 发表于 2020-2-12 09:15:54

建议:增加蓝牙版,方便和手机连接,
不搞手动档位了,全自动档位。

polarbear 发表于 2020-2-12 09:20:36

loohoo0302 发表于 2020-2-12 09:15
建议:增加蓝牙版,方便和手机连接,
不搞手动档位了,全自动档位。

楼主连电脑估计是为了采集数据,后期分析用;

你这没有屏幕的万用表还要通过蓝牙 连接手机屏幕才能看是啥意思?左手拿万用笔模块,右手拿手机?

mlhorizon 发表于 2020-2-12 09:32:22

之前也有个兄弟要做万用表的,做着做着就不见了{:sweat:}

DMM_2020 发表于 2020-2-12 09:37:18

这个是个万用表的模块,基础定位就是用在系统集成中的,不是手持仪器。当然加个屏和按键也不是太大的难事,只是定位不一样。
这个模块当然必须是自动挡的。
尽量不烂尾吧{:lol:}

Jonassen 发表于 2020-2-12 10:04:19

DMM_2020 发表于 2020-2-12 08:34
作为一个工业级应用的高位万用表模块,难度实在不低,硬件倒还罢了,主要是软件,这个我选择的方向是数字信 ...

从图来看,楼主的方案好像已经有了雏形,用STM32F4做主控?
贴个原理图给大家品品呗

sinone 发表于 2020-2-12 10:08:05

TI也有一个更精巧的!

cjxu 发表于 2020-2-12 10:16:59

支持楼主

DMM_2020 发表于 2020-2-12 10:20:03

对于初学者来说,使用下面的方案能够速成,失败的风险小

ddz123abcdef 发表于 2020-2-12 10:24:07

楼主的目标价格不错,成功了先买个吃灰

DMM_2020 发表于 2020-2-12 11:30:31

其实我个人比较倾向于LTC2380-24这个芯片,的确是优秀,只是LTC2380-24对于前段的单端转差分电路十分挑剔,目前没有找到比推荐电路更优秀的芯片,根据之前的经验,单独搭电路是不太靠谱的,因此只能选择集成芯片。
(2)LTC2380-24 芯片推荐 LTC6363所使用的匹配电阻极为苛刻,即便是优秀的LT5400也是智能达到86dB。可以选择LTC6363-1;
(3)        ADC前端的RC滤波网络需要很好匹配,不是加个RC就够了,也是需要匹配!

DMM_2020 发表于 2020-2-12 12:10:45

既然要锻炼自己的能力,那就自己开整吧,选个什么CPU呢?我选择的是STM32H743ZI这个芯片,主要原因如下:
(1)有3颗16位ADC,而且ADC1和ADC2可以实现交替采集,可以实现更高的采样率(约为7MHz),这就给后面的数字信号处理提供了有利的条件;
(2)芯片自带DFSDM功能,这个功能对于实现高分辨率的ADC来讲简直是铺平了道路,文档中说最高有效分辨位数可以到24位,实际呢?不知道,看数据吧。
(3)芯片的处理速度,400MHz,在我当时的设计思路里,为了节省成本,AC RMS有效值计算是放在芯片内部实现的,有的童鞋会说精度不一定很好,是的,因为这次的设计的初衷就是为了锻炼数字信号处理的。LCR测试也是直接ADC采样之后,进入CPU进行数字信号处理,并非模拟电桥。

asj1989 发表于 2020-2-12 12:14:06

usb有没有隔离,对电脑有没有危险

DMM_2020 发表于 2020-2-12 14:12:21

asj1989 发表于 2020-2-12 12:14
usb有没有隔离,对电脑有没有危险

USB必须隔离,如过不隔离,一旦被测电压与USB存在很大的共模电压,USB端口就会被烧毁

DMM_2020 发表于 2020-2-12 15:11:16

DFSDM(数字滤波器,用于∑∆调制器)是一种创新的嵌入式外设,可用于一系列STM32微 控制器(参见 表 1 :适用产品 ),对于处理外部模拟信号的应用尤为重要。
虽然DFSDM是纯数字外设,但它可以支持各种外部模拟前端。通过将模拟前端部件(∑∆ 调制器)保持在微控制器外部,用户可以根据应用要求(模拟量程、噪声、采样速度)灵活 选择模拟属性。
来自Σ-∆调制器的原始转换数字数据由DFSDM外设(数字滤波)进行处理。DFSDM配置足 够灵活,可支持各种转换数据属性:输出数据宽度、输出数据速率、输出频率范围。
从应用的角度来看,带有外部模拟前端的DFSDM就像一个ADC转换器。DFSDM中还提供ADC 的典型附加功能,如模拟看门狗、极值检测器和偏移校正。
参考: 在本文档中,指的是以Microsoft® Excel®工作簿形式提供的 DFSDM模拟器,可以使用带有关键字“DFSDM_tutorial”的主页搜索引擎, 可从官方下载。
1 使用DFSDM的A/D转换原理概述
本文档支持基于Arm®(a)的设备。
1.1 使用DFSDM的A/D转换基础概念 使用DFSDM的模数转换基础框图请参见 图 1。
外部∑∆调制器将模拟信号转换为数字1位流(DATA和CLK信号),从而对外部模拟信号 进行处理。1位流是逻辑1和0的快速串行线流:DATA信号由CLK(时钟信号)采样。在足 够长的持续时间内计算的这些逻辑1和0的平均值表示模拟输入值。取平均值周期的持续时 间决定了模拟输入信号捕获的精度。

由STM32微控制器DFSDM外设(DFSDM =数字滤波器,用于∑∆调制器)对1位流取平均 值。DFSDM获取并处理1位数据流(数字滤波,取平均)。DFSDM以低于输入1位流的数据 速率、更高的分辨率输出数据样本。DFSDM数字滤波器设置定义输出分辨率和数据速率。

1.2 ∑∆调制器

DFSDM外设需要一个外部模拟前端,用于执行模拟信号源的A/D转换。该外部模数转换在∑ ∆调制器中执行。

∑∆调制器包含1位(b)A/D转换器,后者将输入模拟数据进行数字化处理,转换为串行数 字数据流。对模拟输入进行采样,并将其转换为具有交替的0和1的1位数字数据流。在给 定时间间隔期间计算的数字流的平均值,表示在相同时间间隔期间输入模拟信号的平均值。

∑∆调制原理可以表示为特殊的PWM调制,其中,周期和占空比都将进行调制(但周期是 固定的,按照典型的PWM调制方式对占空比进行调制)。参见 图 2和 图 3,了解PWM和∑∆ 调制之间的比较结果。

接下来,STM32微控制器DFSDM外设对输出∑∆调制器的数字数据流进行处理。DFSDM使用 需要根据应用要求而配置的参数,执行数字过滤。

qiuchen 发表于 2020-2-12 15:52:24

建议看看STM32H750,性价比更高。感觉代码不会特别复杂,128K代码够用。

林凡jeery 发表于 2020-2-12 16:23:22

先做普通简单的就好,先低价走起

DMM_2020 发表于 2020-2-12 16:25:01

本帖最后由 DMM_2020 于 2020-2-12 16:33 编辑

现在,我来解释一下有效分辨位数的概念:
ADC的分辨位数N可决定ADC的动态范围DR,其代表ADC可测量的输入信号等级范围,通常以db为单位。DR可定义为:
DR=20×log (maximum RMS amplitude)/(minmum RMS amplitude)
        请注意,由于信号在给定的时间视窗内的RMS幅值取决于信号幅值在该时间视窗内如何变化,因此ADC的DR变化取决于输入信号特征。对于其满量程范围FSR内的恒定DC输入而言,理想的N位ADC可分别测量FSR和FSR/2N的最大及最小RMS幅值。因此,ADC的DR为:
        DR=20×log⁡((FSR/FSR)/2^N )=6.02×N      公式2
        同理,对于幅值随ADCFSR变化而变化的正弦波信号输入而言,理想的N位ADC可测量(FSR/2)/√2的最大RMS幅值。正弦波输入信号的最小可测控RMS幅值受量化误差的限制,起近似于幅值半个LSB或者FSR/2/(2^(N+1))的锯齿波。幅值A的锯齿波RMS幅值为A/√3。因此,正弦波的DR是:
DR=20×log⁡((FSR/2√2)/(FSR/2^(N+1) /√3))=6.02×N+1.76    公式3
真正的ADC具有可降低DR的误差。事实上,根据输入信号特征的不同,在输入信号接近其最小值时,ADC输出有不同类型的误差占主导地位。
对于恒定DC输入而言,ADC的输入误差主要取决于所谓的“过渡”噪声,其包含ADC、ADC驱动器以及电源等组件的固有宽带散热噪声。如果ADC不存在较大的线性DNL问题,过渡噪声可在ADC输出端产生一个近似高斯代码分布。

本直方图的一个标准偏差σ_HISTO相当于过渡噪声的RMS值,在σ_HISTO>1LSB时,ADC的DCDR就会减小至:
〖DR〗^/ =20×log⁡((2^N LSB)/(σ_HISTO LSB))=6.02×N-20×log⁡(σ_HISTO)    公式4
将公式2和公式4结合起来,可重新算出降低的分辨率或有效分辨率:
Effective Resolution=(〖DR〗^/ )/6.02=N-log⁡(σ_HISTO)
同理,对于时间变化的输入而言,ADC的输出包含动态误差(即量化噪声与失真)以及可降低DR的过渡噪声。改变后的DR通常被称为SINAD,重新计算的ADC的分辨率被称为ENOB。因此:
ENOB=(SINAD-1.76)/6.02

PCBBOY1991 发表于 2020-2-12 16:27:09

楼主有料,看好啊。

DMM_2020 发表于 2020-2-12 16:32:36

对于5位半的万用表,ADC测量范围是-2.5V ~ +2.5V要实现的有有效分辨位数是:
〖log〗_2 (500000)=18.93位
此时应该达到的动态范围是:6.02*18.93+1.76=115.73dB
对于6位半的万用表,ADC测量范围是-2.5V ~ +2.5V要实现的有有效分辨位数是:
〖log〗_2 (5000000)=22.25位
此时应该达到的动态范围是:6.02*22.25+1.76=135.73dB
这就是我要实现的ADC的目标,努力吧,骚年

gaoxinjun2001 发表于 2020-2-12 16:51:26

期待楼主圆满成功!这里赞一个先!!!

hanshiruo 发表于 2020-2-12 17:45:41

图看看                  

DMM_2020 发表于 2020-2-12 17:49:53

设计运放或其他精密模拟电路时,设计师应避免使用劣质的无源器件,事实上,不合适的无源器件可能使最好的运放或数据转换器表现很差。
    尽管已经花费巨资购买了精密运放或数据转换器,但是当把器件插入电路板时,会发现无法达到性能要求。可能是电路的温度漂移较大、频率响应差、出现振荡或或者仅仅是无法达到期望的精度。因此,在怀疑器件性能前,应仔细检查无源器件,包括电容、电阻、电位计和印制电路板(PCB)。在这些方面,即使是误差、温度、寄生参数、器件寿命或用户装配的微小差别,都可能影响电路性能。而这些参数又是制造商不常给出的。
通常,如果12位以上精度的A/D换器或价格较贵的运放,就必须注意无源器件。对于12位的DAC来说,其1/2LsB仅为满量程的0.012%(或122ppm)。而一大批无源器件积累的误差圆圆超过该值。但是,即使购买最贵的无源器件也无法解决该问题。通常,使用一个合适的价格为25美分的电容就能获得较高的性能,并且比高级器件的性价比更高。尽管理解和分析无源器件的难度很大,但这是重要的基本技能。
在整个前端模拟电路设计的过程中,最主要的矛盾是电阻,如果电阻控制不好,整个万用表基本上是失败的。
电阻是影响增益最关键的元器件,影响电阻稳定性的两大考虑点:第一电阻的温度系数,第二:电阻的功率系数。
诚然,电阻的绝对温度系数并不那么重要,处于增益关联的电阻只要能同步变化才好,这里面最关键的是,如何控制增益关联电阻具有相同的温度系数以及相同的温度?
电阻的功率系数往往被忽略,关联的电阻上压降是不一样的,自然各自的功率也不会一样,这就会产生温度梯度,
请注意这两个指标,这将会影响这个电路的设计。

DMM_2020 发表于 2020-2-12 17:54:10

sinone 发表于 2020-2-12 10:08
TI也有一个更精巧的!

能不能给个链接,我学习一下。

DMM_2020 发表于 2020-2-12 21:25:47

先看看电阻的温度系数引起的误差的来源和原理

DMM_2020 发表于 2020-2-12 21:26:16

再看看由于功率导致的偏差

genhao2 发表于 2020-2-12 21:54:21

这个实用

hanbing333444 发表于 2020-2-12 22:13:53

严重支持。

wajlh 发表于 2020-2-12 22:27:32

DMM_2020 发表于 2020-2-12 12:10
既然要锻炼自己的能力,那就自己开整吧,选个什么CPU呢?我选择的是STM32H743ZI这个芯片,主要原因如下:
...

你看过7MHZ采样率下的ADC精度么? 别只看最高速度和最高精度,2者不能同时满足的。

Percychiu 发表于 2020-2-12 22:39:25

DMM_2020 发表于 2020-2-12 08:34
作为一个工业级应用的高位万用表模块,难度实在不低,硬件倒还罢了,主要是软件,这个我选择的方向是数字信 ...

真做出来我买!

qingyin2009 发表于 2020-2-12 22:53:08

恕我有点不明白,我要测个电阻阻值,还要打开电脑,插上模块,打开软件,再测量?主要优点是什么?

DMM_2020 发表于 2020-2-12 23:15:34

这个用于集成在自动化测试系统中,不是手持仪器。当然了,对外还有其他接口,你加上个屏和按键板就是了。

DMM_2020 发表于 2020-2-12 23:17:23

wajlh 发表于 2020-2-12 22:27
你看过7MHZ采样率下的ADC精度么? 别只看最高速度和最高精度,2者不能同时满足的。 ...

见过肯定是见过,只是这个芯片什么德行还不知道,差不要紧,要紧的是后面的抽取和算法

DMM_2020 发表于 2020-2-12 23:18:51

Percychiu 发表于 2020-2-12 22:39
真做出来我买!

感谢您的支持,会有那么一天的

DMM_2020 发表于 2020-2-13 08:28:37

请注意印制板引线电阻带来的误差,以及电阻的温度回扫现象。

DMM_2020 发表于 2020-2-13 08:31:07

关于精密电阻更详细的论述的帖子,请查阅本论坛中《精密电阻排行榜》,我借用一下里面的图片。

DMM_2020 发表于 2020-2-13 09:24:35


不得不说的热电效应

32MCU 发表于 2020-2-13 09:31:38

支持楼主!!!

DMM_2020 发表于 2020-2-13 09:59:04

以下摘自《OP放大电路设计》

DMM_2020 发表于 2020-2-13 10:00:06

这个帖子,求大家支持,求赞

admvip 发表于 2020-2-13 10:21:50

顶楼主,预祝项目进展顺利!

dreambox 发表于 2020-2-13 10:22:21

支持一下

dreambox 发表于 2020-2-13 10:22:55

有SCPI指令文档吗?

DMM_2020 发表于 2020-2-13 10:25:24

dreambox 发表于 2020-2-13 10:22
有SCPI指令文档吗?

还没哦,兼容agilent指令,我的本意就是对照安捷伦万用表的SCPI指令编写

DMM_2020 发表于 2020-2-13 10:31:59

要做高位表,涉及到的知识非常多,这个是个系统的工程,不是简简单单用一个高位的ADC就可以实现的,在这里,我也仅仅是抛砖引玉。
初学者接受可能有些困难,多看书,满满理解吧

DMM_2020 发表于 2020-2-13 10:37:49

下面我们将进入整个万用表最核心的电路部分:运算放大电路。
我个人认为ADI公司初版的《运算放大器应用技术手册》中对于放大电路的噪声的介绍最好,最权威,限于篇幅和难度,我应用《OP放大电路设计》中的图片来阐明,相对来说比较容易接受

cyq001 发表于 2020-2-13 10:38:21

支持,做来了,买一个

DMM_2020 发表于 2020-2-13 11:19:15

本帖最后由 DMM_2020 于 2020-2-13 11:21 编辑

这就是我们将要达到的噪声控制水平

shouqiang_zhang 发表于 2020-2-13 11:28:01

支持楼主,这些功能很有用的, 做好了买一个.

DMM_2020 发表于 2020-2-13 14:33:35

本帖最后由 DMM_2020 于 2020-2-13 20:27 编辑

内部表现的噪声

DMM_2020 发表于 2020-2-13 14:35:51

本帖最后由 DMM_2020 于 2020-2-13 20:29 编辑

噪声的表现方法

DMM_2020 发表于 2020-2-13 14:40:57

本帖最后由 DMM_2020 于 2020-2-13 20:29 编辑

对OP放大器的影响

DMM_2020 发表于 2020-2-13 15:03:55

肿么成了一言堂了,希望大家多多给我点支持呀,我好有信心写下去呀

DMM_2020 发表于 2020-2-13 15:04:56

boceyibiao 发表于 2020-2-11 22:16
太大了,估计烂尾的可能性太大,就简单做个电压测量,数据采集,兼容scpi指令的模块,我估计能完成就很不错 ...

大侠,给点支持哦

DMM_2020 发表于 2020-2-13 15:12:27

Jonassen 发表于 2020-2-11 22:15
要是可以分析低功耗电流的设备就更好了。

2mA档,5位半时采样率100SPS,最小分辨率10nA,不知道能不能满足您的要求?

MagicYang 发表于 2020-2-13 15:19:17

支持,PC软件楼主自己写吗?

DMM_2020 发表于 2020-2-13 15:19:47

如果大家都觉得有必要,我就再做个板子,把按键和屏坐上?我的本意是去掉屏,把体积做小,更易于集成

DMM_2020 发表于 2020-2-13 15:20:29

MagicYang 发表于 2020-2-13 15:19
支持,PC软件楼主自己写吗?

我不会写,暂时还没启动呢{:cry:}

PCBBOY1991 发表于 2020-2-13 15:31:00

楼主真的手把手啊!

DMM_2020 发表于 2020-2-13 15:35:40

PCBBOY1991 发表于 2020-2-13 15:31
楼主真的手把手啊!

{:victory:} {:victory:} {:victory:}
多多捧场呀!
求 火!!!

DMM_2020 发表于 2020-2-13 15:38:29

本帖最后由 DMM_2020 于 2020-2-13 20:29 编辑

任何噪声源,如果其产生的噪声不超过总噪声的1/3至1/5,那么就可以忽略,这就要求测量出电路同一点处的所有电压噪声。为分析运放的噪声特性,应估计电路各部分的噪声贡献,并确定那部分最大 。先解决主要矛盾!!!

DMM_2020 发表于 2020-2-13 15:47:37

我们来看看HP34401的放大电路,是的,你没有看错,它也使用了OP27作为放大芯片,只是由于前端输入阻抗太大,因此在采用了JFET作为输入端。

DMM_2020 发表于 2020-2-13 15:53:38

本帖最后由 DMM_2020 于 2020-2-13 20:28 编辑

这种放大电路其实并不新鲜,在《晶体管电路设计 下》中已经有详细的论述

DMM_2020 发表于 2020-2-13 15:56:04

本帖最后由 DMM_2020 于 2020-2-13 20:35 编辑

你GET到了吗?

DMM_2020 发表于 2020-2-13 16:09:23

本帖最后由 DMM_2020 于 2020-2-13 20:27 编辑

下面的这个电路,是我认为非常优秀的一个放大电路,当热,我也用了,{:lol:} 因为:
(1)运放的供电电源随着信号的变化而变化,这样极大程度上增加了放大电路共模抑制比(CMRR)的性能;
(2)放大器的电源由运放提供,噪声灰常低;
(3)前端三运放构成的仪表运放,性能很赞哦

kdtcf 发表于 2020-2-13 16:17:52

支持楼主,非常珍贵的高精度测量学习例程

DMM_2020 发表于 2020-2-13 16:20:35

kdtcf 发表于 2020-2-13 16:17
支持楼主,非常珍贵的高精度测量学习例程

感谢春风大哥的支持,我努力把这个东东做出来。

DMM_2020 发表于 2020-2-13 19:14:39

万用表测量电阻的基本原理就是输出固定恒流源(当然档位不一样,恒流源值也不一样),在被测电阻上形成压降,来测量电压值。R=V/I,就可以把电阻测量出来啦

DMM_2020 发表于 2020-2-13 19:16:16

那恒流源电路是怎么设计呢?
附件中是hp34401中的电路,那自然是性能杠杠滴,我找到了出处{:lol:}

DMM_2020 发表于 2020-2-13 19:17:04

换个清晰点的

DMM_2020 发表于 2020-2-13 19:24:15

使用OP运算放大器的恒流源设计

DMM_2020 发表于 2020-2-13 19:26:25

然而,在很多情况下,我更青睐于下面的这个电路

Jacky.Qiu 发表于 2020-2-13 19:40:33

这个要支持啊,好久没看到这种分析的文章了。

DMM_2020 发表于 2020-2-13 19:43:15

Jacky.Qiu 发表于 2020-2-13 19:40
这个要支持啊,好久没看到这种分析的文章了。

感谢支持!!!,不能让这个帖子沉了{:cry:}

locky_z 发表于 2020-2-13 19:51:53

DMM_2020 发表于 2020-2-13 19:26
然而,在很多情况下,我更青睐于下面的这个电路

这种恒流源对元件精度要求远比上面两种不共地的高

DMM_2020 发表于 2020-2-13 19:53:32

locky_z 发表于 2020-2-13 19:51
这种恒流源对元件精度要求远比上面两种不共地的高

还有没有更优秀的恒流源电路?求分享

Name_006 发表于 2020-2-13 20:03:37

向楼主学习
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