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5位半的万用表硬件开源设计资料分享

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ID:258523 发表于 2017-12-7 10:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
    前段时间,项目需要,做了一个1ua~100ma的电流,0v~12v电压检测项目。在网上找到了一个不错的资料。5位半开源设计万用表硬件。
采用TI的24位ADC。

万用表输入电路部分:
0.png

1、继电器切换电压输入高量程或者2V基本量程,高压分压比最高1/1000
2、用继电器来选择电阻测量或是电压测量,继电器最好选择小体积的双线圈磁保持继电器。
3、对于电流测量,可以采用阻值更小的检流电阻,配合零漂移运放。
4、COMM是虚地,来自2.5V基准缓冲后输出或者采用+5V分压取得。
5、分压电阻预留了CADDOCK 1776-C481精密陶瓷薄膜排阻的位置,也可以使用分立低温漂精密电阻代替。
6、采用SOP8双运放,需要是RRIO精密低Ib并且低噪声品种,甚至零漂移的,如AD8629等
7、采用虚地单电源结构后,大大简化了电路。
8、放电管漏电极小,压敏电阻MOV漏电稍大。
9、分压量程切换模拟开关需采用+5V,低Ron,低泄漏的品种
10、电压基本量程平时输入电阻10M欧,当测电阻时10M欧电阻断开,成高阻态

模数转换及基准电路
0.jpg
1、采用了LTC6655-2.5,可直接驱动100uF的大电容,省去了基准缓冲,简化了电路
2、COMM电位缓冲驱动采用可驱动容性负载的结构,为减小体积采用了SOT23-5运放,通用运放即可
3、增加TVS管用来保护电路,防止意外
4、ADC差分输入的滤波电容最好采用薄膜PPS电容,或者用C0G陶瓷贴片电容(注意陶瓷电容有压电效应)
5、模拟供电采用12V输入供欧姆恒流源,二次稳压5V后提供运放及ADC
6、数字电路供电3.3V采用独立的D5V供电稳压后获得,基于性能考虑数字、模拟要独立的供电
7、注意ADC 基准输入电容,精心选择低ESR的品种,POSCAP聚合物钽电容、普通钽电容、X7R陶瓷电容。。。
8、模拟和数字地直接在ADC芯片下方铜箔直接连接,但是布局上严格区分模拟和数字电路,并且地平面做分隔

万用表电阻测量恒流源
0.jpg
1、采用双4位模拟开关,用开尔文方式来选择电流源,模拟开关需低泄漏品种
2、由于电流非常小,最低仅1uA因此要注意PCB漏电、多用等电位方式
3、4个量程电阻采用低温漂的MELF晶圆电阻
4、5+2电阻采用同规格的低温漂MELF晶圆电阻。

万用表外围电路
0.jpg
1、电感采用1812 SMD贴片电阻封装,可以适用SWPA
3015 / 4030 / 5040 型功率电感
2、电容可采用22uF的1206 X7R + 0.1uF 0603 陶瓷电容
3、共模电感可选

1、由于高精度ADC电路对模拟供电干扰非常敏感,DCDC的纹波噪音高达200mVpp,故采用DCDC方案需要加强滤波,滤波需采用一串不同容量的电容并联。
2、不确定采用DCDC方式对精密模拟电路所造成的性能损失,故增加了预留了+15V线性供电插座焊盘
3、电路设计采用共模电感加强滤波切断来自DCDC的共模干扰,可视实际情况是否焊接
4、DCDC将5V变换成15V后,先稳压至12V供恒流源,再二次稳压得到5V,供其他模拟电路
5、模拟电源消耗电流不超过40mA,考虑到模拟和数字电路的布局优化,将模拟电源供电入口安置在PCB右侧中间
6、+5VA电源是从+12V稳压而来,因此要考虑到耗散功率500mW左右,需将产生的热量对ADC和基准影响也考虑进去
7、DCDC输出纹波噪声高达200mVpp,且处于数百KHZ高频,此时ADC、运放及LDO的PSRR是极差的,会造成ADC读数严重跳动,故采用LC+LC滤波方式
8、+12V供电采用一级LT1763 LDO稳压
9、+5V供电采用二级并联稳压,由于电流小并且稳定,故采用TL431精密并联基准稳压,计算好TL431输入串联电阻,使其能满足供电电流并消耗主要功率。

关于与主控板的接口
万用表电路类似PMOD标准TYPE2 规范
采用12PIN 2.54mm间距的插座通过排线与控制板连接
12PIN 接口定义如下:
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这3个引脚均可以采用STM32的普通GPIO
电路输出为3.3V CMOS电平,可承受5V

0.png

原理图51hei下载地址(pdf格式的清晰电路图):
5位半万用表.zip (8.4 MB, 下载次数: 934)



评分

参与人数 6黑币 +41 收起 理由
6789364 + 5 很给力!
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ID:325646 发表于 2026-7-27 07:10 | 显示全部楼层
TI 有个万用表模块
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ID:325646 发表于 2026-7-26 07:02 | 显示全部楼层
原始图         
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ID:1105218 发表于 2026-7-25 11:25 来自触屏版 | 显示全部楼层
感谢大佬的分享
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ID:1175327 发表于 2026-7-24 00:26 | 显示全部楼层
很给力,值得深入学习
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ID:1171837 发表于 2026-5-23 12:16 | 显示全部楼层
很不错,有参考的价值。顶一个!
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ID:925773 发表于 2026-5-15 08:47 | 显示全部楼层
非常好的参考学习资料
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ID:25103 发表于 2026-4-8 14:12 | 显示全部楼层
很赞的资料,感谢楼主无私分享
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ID:848988 发表于 2026-3-6 17:58 | 显示全部楼层
能提供PCB和软件就更完美,我也想做一个玩一下,可惜没有软件,
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ID:226658 发表于 2026-3-5 15:13 | 显示全部楼层
密密麻麻,太复杂了!
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ID:1064915 发表于 2026-1-23 08:40 | 显示全部楼层
图示找不到5位半
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ID:450269 发表于 2026-1-22 21:05 | 显示全部楼层
赞美楼主,终于找到了
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ID:149642 发表于 2025-6-24 10:11 | 显示全部楼层
这成本有点高哦,建议采样电阻阻值大一点,这样可以有效降低成本。
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ID:1155041 发表于 2025-6-23 16:20 | 显示全部楼层
楼主太给力了呀  !
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ID:1019351 发表于 2025-6-18 15:32 | 显示全部楼层
正好在学习中,好资料!感恩!
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ID:164598 发表于 2025-6-17 13:27 | 显示全部楼层
感谢分享
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ID:1149545 发表于 2025-5-4 18:35 | 显示全部楼层
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ID:239784 发表于 2025-4-28 13:34 | 显示全部楼层
不错,能否讲解的详细一点
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ID:288582 发表于 2024-7-1 22:24 | 显示全部楼层
很好的模板
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ID:1084716 发表于 2023-10-20 17:58 | 显示全部楼层
为什么压缩包第一个文件打不开呢?
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ID:1084716 发表于 2023-10-17 16:46 | 显示全部楼层
这个需要技术大牛才能搞定~没有设备~
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ID:1070471 发表于 2023-10-12 16:59 | 显示全部楼层
很受用,感应分享
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ID:910662 发表于 2023-10-12 16:39 | 显示全部楼层
请问有成品吗?
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ID:1094353 发表于 2023-10-12 14:35 | 显示全部楼层
那个RA1才是核心
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ID:870445 发表于 2023-7-2 12:01 | 显示全部楼层
谢谢楼主的无私奉献,请问有了这些资料自己能DIY一台吗
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ID:92181 发表于 2023-7-2 10:10 | 显示全部楼层
看起来很有技术含量的
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ID:688460 发表于 2023-7-2 07:43 | 显示全部楼层
楼主,源代码能给我一下吗?我想玩玩。感谢!!
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ID:1083475 发表于 2023-6-12 08:42 | 显示全部楼层
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
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ID:1013588 发表于 2022-9-17 14:53 | 显示全部楼层
有没有做出来的,分享一下
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ID:196311 发表于 2021-7-2 23:29 | 显示全部楼层
挺复杂的,diy的话简单点的电路比较好
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ID:322022 发表于 2021-7-2 22:39 | 显示全部楼层
smv 4线 5W 0.130PPM,是什么东西
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ID:372579 发表于 2021-6-4 22:36 来自触屏版 | 显示全部楼层
这个有个参考价值值得分享
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ID:726418 发表于 2021-6-1 08:01 | 显示全部楼层
授人以渔
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ID:873879 发表于 2021-5-27 13:33 | 显示全部楼层
看起来 挺复杂的   感谢楼主的分享
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ID:80727 发表于 2021-4-15 11:41 | 显示全部楼层

不错的开源项目
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ID:427133 发表于 2021-4-13 11:39 | 显示全部楼层
牛人,下图看不明白,请问在这里有什么作用的?谢谢!

捕获.PNG
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ID:886968 发表于 2021-4-12 22:50 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享,可以拿来学习学习
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ID:903683 发表于 2021-4-11 00:44 | 显示全部楼层
手残党表示焊接是一大难事
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ID:430492 发表于 2021-3-28 12:03 | 显示全部楼层
这个蛮复杂的,可以在理论层面学习学习!!感谢分享!!
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ID:895892 发表于 2021-3-28 10:49 来自触屏版 | 显示全部楼层
太精密了, 學習一下
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ID:731385 发表于 2020-11-26 14:12 来自触屏版 | 显示全部楼层
楼主辛苦了,谢谢了。
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