4位半万用表DIY中，需要参考意见，大家一起讨论下。直流，交流电压，电流部分已经完成

198879 · 发表于 2009-8-13 14:04:30

shichen717一直在DIY 5位半的万用表，我也一直默默的做自己的4位半表作为国赛前模拟方面练手的一个作品。

目前已经大致性的完成了直流，交流电压，电流的制作。只是有些地方心中存疑，有些地方不太理想，希望高手的指正。

(原文件名:未命名.jpg)

这是模拟的部分。现在存在几个问题。

1.经过了继电器出来之后的电压信号会有纹波（继电器没有打开之前是没的） 20MV，弄得我在仪放输入端加了电容。但是这样好像结果又误差
2.电阻貌似有电感，对交流信号和直流信号的分压比例不同（我用DALE的绕线电阻+精密电位器调出来的，900K，90K，9K，1k，用电桥和5位半都校过）

然后就是一个最基本的问题，我到底是这样一档档的分压好呢。还是直接弄个1M+1K的电阻分压，然后用仪放放大1000倍再测好呢。因为这样就不会存在有极端的可能性出现仪放输入端的高压了。不过我们组里的某人总说这样电压太低，放大值不对。仪放的增益可编程已经满足了档位切换的要求

huwuzhao · 发表于 2009-8-13 16:05:40

这样做出来的万用表，元件成本就比买四位半万用表还贵。而且精度还没保证。
用7135加4051吧！

198879 · 发表于 2009-8-13 19:08:00

只是想找出模电中存在的问题，以及实现自动量程而已。7135要用当然简单，不过没什么意义。因为模电不一定总是有成型方案，我希望了解系统干扰的产生以及原因

shichen717 · 发表于 2009-8-13 20:04:38

只是有些地方心中存疑，有些地方不太理想。

具体哪里呢？

198879 · 发表于 2009-8-13 20:14:18

我写在那里了，一个是继电器引入的系统噪音，还有一个，小信号下仪放是否能够可靠放大，1MV用电阻分压1000倍后在放大1000倍这种事情我也觉得很不可能。。。。。

198879 · 发表于 2009-8-13 20:25:44

点击此处下载 ourdev_470609.rar(文件大小:68K) (原文件名:PCB.rar)

上传原理图和PCB了

plc_avr · 发表于 2009-8-13 20:31:48

直接弄个1M+1K的电阻分压肯定不行的，呵呵。

198879 · 发表于 2009-8-13 20:56:08

1M+1k是我被同伴折磨之后不得已给出的烂想法，在小信号下效果很烂

shichen717 · 发表于 2009-8-13 20:56:20

有个问题，C1-C4串联为什么呢？ESR会增大，电容性能下降，可能对637不太好。

有几个建议：
1. 输入端没有保护，低量程误接高电压会烧...，不知道可能烧什么，几乎是任何人:)通常量程得有自动切换策略，以策人机安全。
2. 4 1/2位，14位AD低了点，16位会好用点，留心INL和Gain Error，REF5040指标太高，也太贵了，换LM336都没问题，才0.45块。
3. 2N3904过了，看样子9014足矣，便宜得多。
4. 似乎是5V的继电器，什么型号？换12V好一点，驱动电流小，如果测量小电压，用欧姆龙低接触电动势的型号，国产少见。
5. 数字模拟要隔离，不隔离时地线要处理好，如果是实验板更得多费心。之所以继电器工作时会引入噪声，可能与此有关。
6. 图乱了点，似乎各位都缺退耦电容，不振荡已很好，噪声肯定不小。
7. 用不着仪用运放，任何信号对于电压表都是单端信号，因为通常电压表的模拟部分与被测电路不共地。看图似乎两表笔输入端都有电阻分压，仪用运放的CMRR都被可调电阻淹没了。
8. 最头疼的，为什么那么多插座，焊上吧，模拟电路里接插件多了很可怕，数字倒无所谓，只要频率别太高。

发个数字部分的图和PCB分析分析，才能解决楼主的问题，好多问题未必出在原理图或者纯粹的模拟部分里。

198879 · 发表于 2009-8-13 21:40:14

1.输入端默认都是断开的，开机后默认从分压比最大的档位开始，逐次增大。

2.16位AD还在路上，特别申请了TI双积分型的。REF么。。因为是某次申请的时候一起拿到的。。

3.2N3904是AD8里面默认，实际在用的8050

4.5V继电器，电子市场大路货，最没有考虑过的就是这个引入的干扰。

5。数字地和模拟地是单独分开的，用磁珠单点连接过。

6.退偶电容是没有配，现在在运放输入级前端加了一个105

7.AD637需要的是无极性4UF，实验室没有，只能并联使用。

谢谢shichen717，图在5楼上了。

插座是用来方便测量各个分压节点的电压测量（用万用表校的时候）

4位半只是开始，我是想不断提高模拟方面的稳定性，继而尝试提高精度，目前的情况下感觉这个方案实际不妥，但是自动量程的情况下没有什么好的思路来实现。

目前这个东西只是一个学习的用品，目的在排除器件性能的情况下找出模拟部分进行改进的方案。因为模拟电路学校只有1个学期，虽然今年换了外国的教材很好，但是应用起来还是诸多不熟练

stefgq · 发表于 2009-8-13 23:03:14

看看

w1w1 · 发表于 2009-8-15 14:52:12

建议：１分压电阻选用成品激光修正的电阻排，这样分压比有保证，交直流阻抗相近。同步老化分压比稳定。
　　　２自动换档继电器用磁保持的，这样继电器动作后就没有电流干扰了，高位表里面都用这个，分压电阻也是。

198879 · 发表于 2009-8-15 21:27:02

电阻排。。买不到的说啊，我为了电阻都泪流满面了的说，继电器现在有问题，在考虑换

dianzjsh · 发表于 2009-9-1 19:43:31

我也在做高精度电压表，为了提高输入阻抗，又不至于测量时误操作输入高电压信号损坏芯片，于是做了一级保护电路。。。。。。

图中换挡开关没画出来 (原文件名:电压测试.JPG)

经过Multisim测试，误差是几个ppm。当然实际OPA703线性度肯定没仿真的这么高。
不知有谁能推荐一个极高线性度的运放？

pldjn · 发表于 2009-9-1 21:10:06

我用过几万只继电器做精密测量，你说的继电器引入的噪声应该不是继电器的原因;
在电路板的布线上，单点接地是肯定要做的，搞清楚每个回路电流的方向，让每个回路电流都单点接地，减小干拢。数字电源与模拟电源更要分开。
如果怀疑你的继电器，你可以使用1A05的干簧继电器，这个我用的多了电流只有10mA，可以不需要三极管驱动，在测10uA的电流时也不会对信号产生影响。
电路中的保护还是必须要的，
你AD637的电容好大啊，设计的频率太低了吧。
最后再说一个，3296等的电位器在测量交流信号回路中最好还是不要用了。这个电位器有很大的电感，对交流信号的影响还是很大的，直流信号没关系。分压可以买些1/千的电阻，使用电阻串并联方式得到你要的精度电阻值。

shichen717 · 发表于 2009-9-1 21:25:32

【9楼】 198879 退偶电容是没有配，现在在运放输入级前端加了一个105
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电源退耦

【9楼】 198879 AD637需要的是无极性4UF，实验室没有，只能并联使用。
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图上是串联的

【13楼】 dianzjsh 不知有谁能推荐一个极高线性度的运放
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斩波稳零，开环增益160dB，比普通运放高40dB

dianzjsh · 发表于 2009-9-1 21:26:40

有具体型号吗？

198879 · 发表于 2009-9-1 21:30:14

OTL。。。我记得画的是并联的。。。

我重新打了一板过了，已经完成直流的4位半水平了（用实验室的5位半来标定），电阻有办法测，但是就只能1%，但是交流的确是出现了分压不准的问题，现在还在弄。。。等国赛完再调试吧。

模拟部分在一点点积累经验

li0713 · 发表于 2009-10-1 20:59:51

那天做出来了通知一声，想学习一下！！

tongyf · 发表于 2010-11-17 16:08:42

支持

zhangjinxing · 发表于 2011-9-21 12:33:00

mark

ledatou · 发表于 2011-10-5 23:29:23

恩~~~学习学习~

snoweaglemcu · 发表于 2011-10-13 19:57:17

嗯，关于交流频响的问题，在放大那块还要再处理一下，然后，测量那块建议用浮地，最后，AD是否可以考虑使用下位数高一些的，例如24bit的，实际应用中会比16位的好很多。

5letian · 发表于 2011-11-20 20:10:35

学习学习

kingsabbit · 发表于 2012-4-21 00:48:18

dianzjsh 发表于 2009-9-1 19:43
我也在做高精度电压表，为了提高输入阻抗，又不至于测量时误操作输入高电压信号损坏芯片，于是做了一级保护 ...

你的这个图电阻选那么大,可靠和可用吗

colinzhao · 发表于 2012-7-30 11:25:04

不知道楼主有没有看过34401的电路图，若没看，建议看一下，前段时间试了一下TI的ads1259，24位ADC ，发现在高速下失调十分严重。四位半的精度，至少得用到18位到20位的ADC ，另外一个，需要考虑电荷注入问题，这个是我前段时间用ads1259的体会，在这个问题上，34401内部有预充电电路，以平衡模拟开关上的残余或者泄露电荷。做仪表做重要的是稳定性，基准很重要。继电器尽量用干黄继电器吧。若楼主熟悉cpld，那就建议用CPLD自己做个高位ADC，这样线性度才能做到最高。乱七八糟的就写这么多了。想到什么了在加上来。

AVR_ARM · 发表于 2012-7-30 12:50:44

colinzhao 发表于 2012-7-30 11:25
不知道楼主有没有看过34401的电路图，若没看，建议看一下，前段时间试了一下TI的ads1259，24位ADC ，发现在 ...

CPLD做高位ADC，你真想的出来？完全过于理想化。高位ADC消噪和噪声抑制，就不是你CPLD能干的事情。

colinzhao · 发表于 2012-7-30 17:38:07

本帖最后由 colinzhao 于 2012-7-30 17:49 编辑

AVR_ARM 发表于 2012-7-30 12:50
CPLD做高位ADC，你真想的出来？完全过于理想化。高位ADC消噪和噪声抑制，就不是你CPLD能干的事情。 ...

HP34401内部ADC就是基于CPLD与MCU的，更高精度的hp3458 八位半，内部也是用CPLD 做的，这个东西不是我想的，是别人做的。我比较喜欢跟别人一起讨论技术问题，随时欢迎调侃与交流。
另外我不知道是不是我没说清楚，我认为只要说到用CPLD做adc，那么稍微有点知识的都知道是基于积分转换原理，可以做单斜率，双斜率，积分+残余电荷读取，甚至多斜率，hp3458基于多斜率原理做出30位精度的ADC，单片机初学者可以用avr做出13位的精度，用CPLD 做到18位就是不可能的？郁闷+无语！

AVR_ARM · 发表于 2012-7-31 09:59:08

colinzhao 发表于 2012-7-30 17:38
HP34401内部ADC就是基于CPLD与MCU的，更高精度的hp3458 八位半，内部也是用CPLD 做的，这个东西不是我 ...

你忘记了最大的一点,CPLD会引入新的噪声，不是你随意折腾一下就可以做到的。

colinzhao · 发表于 2012-7-31 14:04:07

AVR_ARM 发表于 2012-7-31 09:59
你忘记了最大的一点,CPLD会引入新的噪声，不是你随意折腾一下就可以做到的。 ...

请问什么器件不会引入噪声，一个电阻都有噪声，因为电阻的噪声导致产品出问题早就屡见不鲜。

4位半万用表DIY中，需要参考意见，大家一起讨论下。直流，交流电压，电流部分已经完成

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