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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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    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:


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

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

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

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



全部资料51hei下载地址(含pdf格式的清晰电路图):
5位半万用表.zip (8.4 MB, 下载次数: 305)



评分

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WORKSP + 5
wwdragonfly + 1 赞一个!
samchiou + 10 绝世好帖!
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沙发
GUOXUAN 发表于 2017-12-8 21:37 | 只看该作者
感觉好复杂呀,给我全部元件我都可能装不起来.
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板凳
wfliu 发表于 2018-1-5 23:35 | 只看该作者
好复杂,还是要学习一下,谢谢分享
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地板
白哎哎 发表于 2018-2-26 22:44 | 只看该作者
谢谢分享
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5#
coulomb 发表于 2018-3-1 00:59 | 只看该作者
很不錯,有參考的價值。頂一個!
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6#
qa490739173 发表于 2018-3-4 23:17 | 只看该作者
感谢分享
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7#
yys1990 发表于 2018-3-16 17:16 | 只看该作者
谢谢分享!!学习一下
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8#
lt9815124 发表于 2018-3-20 23:35 | 只看该作者
谢谢分享!!学习一下
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9#
jxgxlm2008 发表于 2018-4-10 09:28 | 只看该作者
好贴,mark!
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10#
tieq1952 发表于 2018-4-12 07:09 | 只看该作者
谢谢分享,学习了
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11#
gggge123 发表于 2018-5-28 19:49 | 只看该作者
very good!
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12#
无效楼层,该帖已经被删除
13#
samchiou 发表于 2018-6-20 08:59 来自手机 | 只看该作者
這資料非常好,感謝樓主分享
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14#
samchiou 发表于 2018-6-20 09:23 | 只看该作者
很讚的資料,感謝樓主無私分享
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15#
太阳黑子1 发表于 2018-6-24 21:23 | 只看该作者
非常不错,谢谢!
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16#
太阳黑子1 发表于 2018-6-24 21:24 | 只看该作者
非常不错,太谢谢了!
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17#
bnjzhang 发表于 2018-6-26 21:22 | 只看该作者
感觉好复杂呀
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18#
qwaq32 发表于 2018-6-28 11:40 | 只看该作者

感觉好复杂呀,给我全部元件我都可能装不起来.
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19#
wwdragonfly 发表于 2018-8-17 13:33 | 只看该作者
学习一下,谢谢分享
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20#
mjwzdhxhn 发表于 2018-8-22 19:09 | 只看该作者
看来真的要从基础开始学才行啊!真心看不懂!不过真心是好贴
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21#
Jpower 发表于 2018-8-31 20:19 | 只看该作者
资料很全,值得学习
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22#
WORKSP 发表于 2018-9-1 22:37 | 只看该作者

谢谢分享!!学习学习!,
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23#
WORKSP 发表于 2018-9-1 22:39 | 只看该作者
学习一下
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24#
jiangqq 发表于 2018-9-7 20:18 | 只看该作者
感觉好多了,终于找到了.
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25#
fsj5098 发表于 2018-9-7 22:24 | 只看该作者
感觉好复杂呀,给我全部元件我都不一定能装起来.
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26#
pxm2599 发表于 2018-9-20 14:57 | 只看该作者
厉害了 ,很强的功底啊!高手!
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27#
tttx123 发表于 2018-9-23 00:58 | 只看该作者
谢谢分享,资料很全
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28#
小小卋界 发表于 2018-10-31 15:59 | 只看该作者
感谢分享!!!
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29#
1315150719 发表于 2018-11-27 17:57 | 只看该作者
感谢分享,一时间还看不懂,先mark一下
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30#
qwtjhtjh 发表于 2018-12-5 21:37 | 只看该作者
好东东!点赞!
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31#
qwtjhtjh 发表于 2018-12-5 21:50 | 只看该作者
有点难哟!
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32#
beta500 发表于 2018-12-13 16:41 | 只看该作者
正需要这个表,多zei
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33#
beta500 发表于 2018-12-13 16:43 | 只看该作者
第一张图是空白,怎么回事
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34#
mamahuhu121 发表于 2018-12-18 13:24 | 只看该作者
跟着这等好帖学习着做
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35#
无效楼层,该帖已经被删除
36#
无效楼层,该帖已经被删除
37#
qewtggg 发表于 2019-1-23 09:06 | 只看该作者
顶一下,跟着学习学习
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38#
mirage 发表于 2019-1-29 09:17 | 只看该作者
要是有套件出一定要一套
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39#
wveryw 发表于 2019-3-16 15:32 | 只看该作者
谢谢分享,学习学习
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40#
kaisa0826 发表于 2019-3-22 15:08 | 只看该作者
正好参考下,有没有国外的一些原理图
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