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MartinFowler 发布

五位半电压表

 
设计简介

简易五位半电压表

三个挡位:1.8V

                  18V

                180V

首先看供电部分:

采用530mA小电池供电,使用RT9193低压差LDO转3.3V给MCU供电,其静态电流只有70uA,最大输出电流可达300mA。

使用0.5%精度的TL431和ICL7660组成正负2.5V电压给ADC供电,因为要测负电压故需要ICL7660,TL431接成这样是为了解决输出电流不足的问题,如果没有ICL7660也可以使用乞丐版的负电压产生电路,“唐老师讲电赛”中有讲过,链接: https://www.bilibili.com/video/BV1VW4y1z7pn/?share_source=copy_web&vd_source=21af5b42fe5e2354ac6021260250b2f1

 

接下来看电压衰减电路:

使用4052双四路模拟开关,和继电器换挡,便宜又好用,支持3.3V供电,但是其模拟导通电阻稍大,但是和Mohm比起来可忽略不计。

在180V挡使用9M电阻和100K电阻分压,输入电阻就是9.1M,衰减了90倍;在18V挡使用9M电阻和1M电阻分压衰减了10倍,输入电阻为10M,为什么输入电阻不是统一的10M呢,因为折腾人,要去找相应的电阻,或者使用标准分压电阻网络也行,我使用的是0603封装0.1%精度25ppm的电阻还不错,每个0603电阻耐压可达75V,这也是为什么不使用一个9M电阻的原因。

在基础挡位上使用BAV199做了钳位保护,其反向漏电流只有5nA这是比较优秀的参数了。很多都是uA级别,其等效电阻不是那么大,那么必然和前面30K的电阻形成分压,使得在30K电阻上形成压降,这是非常糟糕的一件事。

后级直接用了一个高精度的运放后跟低通后送入ADS1118。现在国产运放越来越强大了,润石科技的RS8551的参数非常强大,其Vos只有1uV(最大5uV)非常适合做高精度仪器仪表类。

 

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使用的是16bit的ADS1118,其典型误差只有0.25LSB这个参数很强,PGA使用2.048V那么LSB为62.5uV,也就是最小分辨率,但是实际上只有15bit因为另一半是测负电压用的,因为每个输入通道都有保护二极管,测负压是会被钳位的,所以ADS1118使用双电源供电,开机时选通通道一进行校准,看DGND的电压相较于VDD-VEE是多少(理论上是一半),将这个电压看成"0"V所以高于DGND的,所测为正压;低于DGND的,所测为负压。

主控用的是STM32F103C8T6易于调式,编写代码较为方便。

接下来看测试的数据:

因为我们的直流电源最低只能输出47mV的电压所以只能测试50mV以上的电压

 

100mV测试:

1V测试:

20V测试:

30V测试:

40V测试:

50V测试:

60V电压测试:

直流电源最大只能输出六十多伏的电压,所以也测不了60V以上的电压了。

 

 

 

最后感谢嘉立创送的元器件,让我顺利做完这次的小项目

参考设计图片
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更新时间2024-11-17 00:51:04

 
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