基于Maxim高精度电压基准MAX6175的6位半数字表头设计方案

2015-03-29 19:45:04来源: 互联网
方案说明:此方案系本人去年冬天即兴做的一个高精度表头,预期精度能够达到6位半表的水平,由于手上没有6位半到8位半的高精度万用表进行对比测试,所以实际精度暂时值得怀疑,有待进一步验证改进!整个电路板的设计制作均由本人独立完成,电路板采用手工单面板制作工艺,主控芯片ATmega16(本人比较擅长和喜欢使用AVR芯片)。废话不多说了,直接上系统实际测试运行图片。

 

 

 

这张是系统整体照,还没有上电的情形,手机拍的效果一般。系统总共设4个功能控制按键,分别是液晶显示/串口传输切换按键,该按键实现数据在液晶屏上显示和经过串口上传至PC上位机的切换;自校准按键,由于没有制作用于校准的电压源,所以该按键的功能暂时没有启用;液晶开关按键,顾名思义就是实现液晶屏显示的开与关;高速/低速切换按键,实现测量速度的切换,低速测量时,大约6次/s,高速测量时约2K次/s。使用的ADC芯片是凌特公司生产的高精度ADC芯片LTC2440,该表被广泛用于5位半的万用表中,但是该芯片的手册中明确指出可以用于6位半的万用表设计中,基准源使用的是Maxim公司的MAX6175高精度电压基准(maxim公司提供的免费样片,再此表示感谢!),精度和噪声性能都比较优异。

 

 

 

这张是新旧表头对比照,之前曾经做过一板简单的,性能也很优异,但是只能液晶屏显示,实用性很低于是就有了重新设计第2版的想法。想到了就要做,说动手就动手,花了大约一星期把第二版做出来了,并用LabVIEW设计了一个上位机软件,可用性和可操作性大大提升。图中测试使用一节三洋爱乐普镍氢充电电池,实测发现只有最后一位数字在跳动,说明本表头的稳定性特别好,同时也说明小日本的充电电池放电性能特别稳定。

 

 

 

这张是液晶屏背光打开的测量工作照,手机拍照效果一般,凑合着看吧!

 

 

 

这张是板子背部照,纯手工打造感光法制作,焊接的松香残渣由于没有洗板水就没有洗了,不影响性能。至于为何有飞线后面会有说明的,稍安勿躁。

 

 

 

这张是将测量数据上传至计算机上的,软件界面一看就知道是LabVIEW开发的,不多解释。从LabVIEW上的值也可以看出测量结果很稳定、准确。图中显示的是再告诉测量档位的测量波形,噪声还是有点大,低速档精度更高。

 

 

 

两 版工作对比照,从测量显示的数值可以看出略有差异,可能是因为两片ADC芯片和基准源之间有一点点工艺上的差异吧!程序和电路基本没变,排除硬件设计上的 原因,当然有待进一步核查。再次说明:由于本人实验室没有高位表对本系统进行校准,学校的高位表都放重点实验室了,外人不随便进,所以本系统的精度有待验 证和提高,至于有没有确定的6.5bit我还不确定,但是LT公司芯片手册上明显说了LTC2440能够用于6位半的数字电压表中。既然他敢说,说明设计 合理了还是能够做到的。

测试程序代码(编译环境CVAVR,简单易用,原先使用的是IAR)请见:用MAX6175芯片制作的6位半数字表头测试程序代码

总结经验教训:系统比较简单,但是第二版在设计电路时ADC输入引脚没有接上对地的去噪电容,到指初期测试时发现测量结果偏差很大,所以后来手工焊上两个0805封装的贴片电容,遂有了上面照片显示的那样(背部看到一根明显的飞线)。

由于个人时间和水平有限,本表头暂时就做到这种程度,欢迎各位高手指点和共同参与完善之!

关键字:Maxim  高精度  MAX6175

编辑:探路者 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/dygl/2015/0329/article_26037.html
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