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楼主: leejianzhao

DIY一个五位半电压表——毫欧表的兄弟篇,毫欧表/五位半电压表二合一套件正式发布

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发表于 2014-7-23 13:13:31 | 显示全部楼层
真是佩服,向LZ学习,刚购买了一整套3件,本人是电脑的门外汉,到时请LZ多多包涵多加指点,同时向各位高手学习了。
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 楼主| 发表于 2014-7-23 21:20:41 | 显示全部楼层
mercyau 发表于 2014-7-23 10:34
请教LZ,我的旧版电压表输入COM到AIN0.1,INPUT到AIN0.0,2个都偏置到1.65V去了,

如果另外制作一个板 ...

你好像理解错这个偏置的目的了,偏置是为了让单电源供电的表可以测正负的input。因为这个表是电池供电的,和input理论上上隔离的,因此可以把input的一端(正负随意)接到偏置上去,这就是所谓的“虚地”。为什么偏置到3.3V的一半而不是2.5V的一半,是因为3.3/2=1.65V,这样动态范围就有+/-1.65V,这样可以更充分的利用ADC的量程(+/-2.5V)。至于3.3V的噪声比2.5V的大,其实是没有关系的,因为对input来说,这个是共模噪声,会被ADC抑制掉的(F350的共模抑制比在50Hz的时候有100dB),就算噪声有100mV(开关电源都没这么大:),算算衰减100dB后还剩什么,呵呵
“只偏置input,而把AIN0.1直接接到地”:如果把input+偏置到1.65V,input-接地,那input+/-的电平都是固定的,那还测什么?不就是1.65V吗?
input的两端只能偏置一边!

如果input和ADC是共地的信号,例如用一个恒流源流过一个电阻,如果压降在ADC量程范围,电压的绝对值在0~VDDA内,直接把input+/-接到电阻的两端就行了(还要考虑输入阻抗问题),不需要偏置的



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发表于 2014-7-24 15:23:00 | 显示全部楼层
leejianzhao 发表于 2014-7-23 21:20
你好像理解错这个偏置的目的了,偏置是为了让单电源供电的表可以测正负的input。因为这个表是电池供电的 ...


李总,我意思是
作为电压表

1)AIN0.1接到SGND 也就是固定1.65V
    AIN0.0接到跟随后的电压1.65  +/-1V----这个1.65为了测正负,我理解。---这个是差分输入,是吧?

不理解为啥不接成
AIN0.1接到AGND 0V
AIN0.0   AIN0.0接到跟随后的电压1.65  +/-1V,这样也可以测的吧,是不??也就是单端输入

2)另外,
    1.65 +1V去到2.65V,不是超出2.5了么??为啥你这个还有能测1.几V的能力呢???
     之前我一直以为是1.25偏置,所以能出+/-1.25V的范围呢。

再看了下硬件接线,你是把COM接到1.65V,硬性抬高,然后mVDC和VDC被迫抬高来实现测正负的,所以不能把COM接地。
也就是没有用加法器。

如果我做别东西,信号共地并且使用加法器把共地的正负信号抬高1.25V,那就如你说的可以AIN0.1接地,AIN0.0 就是1.25V+/-1V,单端测量了,是这样吧。
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 楼主| 发表于 2014-7-25 00:00:34 | 显示全部楼层
mercyau 发表于 2014-7-24 15:23
李总,我意思是
作为电压表

1)AIN0.1接到SGND 也就是固定1.65V
    AIN0.0接到跟随后的电压1.65  +/-1V----这个1.65为了测正负,我理解。---这个是差分输入,是吧?

不理解为啥不接成
AIN0.1接到AGND 0V
AIN0.0   AIN0.0接到跟随后的电压1.65  +/-1V,这样也可以测的吧,是不??也就是单端输入

是差分输入。
如果“AIN0.1接到AGND 0V,AIN0.0接到跟随后的电压1.65  +/-1V”,这样可以测,但是AIN0.0的范围最高只能到2.5V,不能1.65  +/-1V,因为基准电压只有2.5V。仔细看F350的datasheet,AIN的输入范围有两个限制,一个是AIN+/-之间的压差不能超过+/-Vref,第二个是AIN的绝对电压不能超过电源电压(0~AV+)


如果AIN0.1是0V,AIN0.0是1.65+/-1V(也就是0.65~2.65V),虽然绝对电压在电源范围内,但是之差超过Vref=2.5V,因此是不行的。

01.png


2)另外,
    1.65 +1V去到2.65V,不是超出2.5了么??为啥你这个还有能测1.几V的能力呢???
     之前我一直以为是1.25偏置,所以能出+/-1.25V的范围呢。


我把一个偏置到1.65,另外一个在1.65+/-1.5V,完全满足datasheet的要求:1、差=1.65<2.5;2、一个为1.65V,另一个0.15~3.15,在电源范围内(0~3.3V),我还留了0.15V的余量呢,当然没问题


如果一个偏置到1.25,另一个不能低于0V,当然只能1.25+/-1.25,这样两个之差最大值只有1.25V,不能充分利用2.5V量程,而且到接近电源轨可能会有非线性的问题,例如AD8628虽然号称是轨到轨输入输出的运放,但是实际上输出是不可能到轨的(见下图),负载10K欧的时候,大概能到轨的20mV左右,即3.3V供电的时候,大概可以到0.02~3.28V。因此为了充分利用运放的动态范围,最理想的做法是偏置到运放供电范围的中点,正负供电的时候就是地,单电源供电的时候当然就是VCC/2


03.png



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发表于 2014-7-25 06:52:58 | 显示全部楼层
leejianzhao 发表于 2013-5-24 00:14
加上一个分流器(电流采样电阻),就变成电流表,除了测微小电流,所有表都是这样干的。有朋友用我的毫欧 ...

有同感啊,电阻这种基础元件高端的我们只有靠进口!
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发表于 2014-7-26 09:43:25 | 显示全部楼层
学习支持
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发表于 2014-8-14 10:04:07 | 显示全部楼层
学习了,狂赞一个,兼记号,有时间也搞一套慢慢玩。
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发表于 2014-8-15 15:48:38 | 显示全部楼层
leejianzhao 发表于 2013-5-19 19:17
我喜欢简单的设计!
类似的充电电路和开关机电路在MP3之类的东西上广泛使用,相当成熟。

即使是OC输出,但是IO口的输出结构决定了那个寄生的二极管始终存在的。只有一些特殊的IO口才没有这个寄生二极管,如stm32的iic接口。
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发表于 2014-11-3 20:17:37 | 显示全部楼层
用钱买程序也叫开源,那叫做生意,显示自己有本事而已
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发表于 2015-3-4 01:49:32 | 显示全部楼层
也不能这么来理解,刚进了一套,楼主卖套件基本上是有问有答的,这也是一种服务,就像linux的发行版。
再说这个套件是有一定技术含金量的,给小众人群提供了不少方便,应该多鼓励的。
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发表于 2015-3-18 15:53:33 | 显示全部楼层
1,在您的5.5位电压表中,由输入电阻和OP的偏置电流带来的偏置电压的影响中

使用的AD8628的偏置电流值怎么使用的是典型值,而非最大值?
2,在这部分中您说这个偏置电流会随共模电压变化,对于电压跟随器的的共模

电压是等于输入电压的吧?
3,我看了BAV99的反向漏电流最大为2.5uA,这样不会在输入电阻30K上形成误差

?看后面您的回帖已经去掉
4,看AD8628的在Vs=2.7V的频响曲线,在单位增益时,相位域度比较接近45度,

这个可有问题?
5,在AD8628的手册中提到了粉红噪声,这个指标貌似在其他的OP中并未提及,

难道是很小而忽略?
6,对于F350是不是采用类似于7.3728M/11.0592M晶振更为合适?因为可以准确

的分频出2.4576M,这样性能是不会稍好一些?
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 楼主| 发表于 2015-3-18 19:54:45 | 显示全部楼层
marshallemon 发表于 2015-3-18 15:53
1,在您的5.5位电压表中,由输入电阻和OP的偏置电流带来的偏置电压的影响中

使用的AD8628的偏置电流值怎 ...

1,在您的5.5位电压表中,由输入电阻和OP的偏置电流带来的偏置电压的影响中

使用的AD8628的偏置电流值怎么使用的是典型值,而非最大值?


你看DS的图12,偏置电流和温度的关系,有个很大的转折在八十多度,低温的时候都很小,相信你不会在80多度里使用这个东东吧?


2,在这部分中您说这个偏置电流会随共模电压变化,对于电压跟随器的的共模

电压是等于输入电压的吧?




3,我看了BAV99的反向漏电流最大为2.5uA,这样不会在输入电阻30K上形成误差

?看后面您的回帖已经去掉

还有啊,其实BAV99在低反压、常温下漏电流很小的,实测1x nA,手册里说的最大2.5uA是在高反压(75V)、高温(125度)下,这里不需要考虑。如果觉得还是有点大,可以考虑BAV199,常温下大概十几pA



4,看AD8628的在Vs=2.7V的频响曲线,在单位增益时,相位域度比较接近45度,

这个可有问题?

有45度还不够?而且反馈中加了电容,限制带宽,够稳定了


5,在AD8628的手册中提到了粉红噪声,这个指标貌似在其他的OP中并未提及,

难道是很小而忽略?

不是,是因为AD8628 NB,清除了1/f噪声。
一般运放都会把噪声分开两段来描述,0.1Hz~10Hz 用噪声电压的峰峰值表示,量纲是V,这个基本上就是1/f噪声,因为对于低频运放1/f的转折频率fc一般在;其他的用噪声密度表示,量纲是V/sqrt(Hz)
http://www.analog.com/media/cn/training-seminars/tutorials/MT-048_cn.pdf



6,对于F350是不是采用类似于7.3728M/11.0592M晶振更为合适?因为可以准确

的分频出2.4576M,这样性能是不会稍好一些?

这个频率这么奇怪,纯粹是为了抑制50/60Hz而已,2.4576M/128的速率对输入采样,2.4576M/128=19200,再用1920抽取,19200/1920=10,因此输出是10次每秒,内部的低通滤波器在整10Hz的地方都有很强的抑制。虽然手册没有提供内部滤波器的频域响应,但是一般ADC的滤波器在10n+/-0.5Hz的地方都有140db以上的抑制(ADS1232的图31),也就是说2.4576M就算偏离了一点,只要除以128*1920之后偏离10Hz不超过0.5Hz,问题都不大。

这个要求实在太低了,随便都没有问题



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发表于 2015-3-18 22:39:00 | 显示全部楼层
lilith 发表于 2013-5-18 19:37
过来捧个场,乍一看还以为楼主用了啥模拟开关居然不用继电器切换高低压量程,原来是用了两个插孔 {:139_281 ...

这个不错!!!!

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发表于 2015-4-8 12:49:12 | 显示全部楼层
我的表设置成了电压表,请问100mV档的输入电阻多大?或者说电流多少?
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 楼主| 发表于 2015-4-9 23:20:19 | 显示全部楼层
jaky 发表于 2015-4-8 12:49
我的表设置成了电压表,请问100mV档的输入电阻多大?或者说电流多少?

100mV档理论上输入阻抗很高,因为是运放直接跟随的(偏置电流只有30pA),不过前面有个便宜的模拟开关和保护用的BAV99,它们的漏电流影响了输入阻抗,虽然芯片手册上写的很恐怖(模拟开关在高温下1uA,BAV99在25V反压下30nA),但是实测在常温、正常输入电压下漏电流一般都小于1nA
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发表于 2015-4-11 12:59:45 | 显示全部楼层
手里没有更高精度的电压表,打算用100mV档来比对1.018V饱和标准电池基准和自己的固态基准。听说标准电池要求电流尽可能不输出电流。
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发表于 2015-4-15 16:02:14 | 显示全部楼层
真是受益菲浅,物尽其用,
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发表于 2016-1-13 11:53:25 | 显示全部楼层
leejianzhao 发表于 2013-5-20 18:40
感谢啊~~!!

马上让我的存货只剩下一个,呵呵,昨晚立即备料,明天就好了

源代码在那里没看到啊。
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发表于 2016-1-13 22:39:21 | 显示全部楼层
这个精度非常不错的说,速度如何呢?
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发表于 2016-1-13 23:21:59 | 显示全部楼层
gmcg 发表于 2016-1-13 22:39
这个精度非常不错的说,速度如何呢?

每秒10次,你说呢
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发表于 2016-1-20 10:15:46 | 显示全部楼层
nijuming 发表于 2016-1-13 23:21
每秒10次,你说呢

非常好,我也想搞个呢,有套件么?
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发表于 2016-1-20 22:31:02 | 显示全部楼层
gmcg 发表于 2016-1-20 10:15
非常好,我也想搞个呢,有套件么?

我只有一个自己装的成品,你要可以给你。套件的话,你淘宝找飞猫工作室,就是楼主的淘宝店,那里有,全套好像200左右吧。
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发表于 2016-4-5 23:25:12 | 显示全部楼层
nijuming 发表于 2016-1-20 22:31
我只有一个自己装的成品,你要可以给你。套件的话,你淘宝找飞猫工作室,就是楼主的淘宝店,那里有,全套 ...

好的,谢谢!
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发表于 2016-5-18 15:50:25 | 显示全部楼层
半年前组装了一个豪欧电压表,结果短路,没找到问题,没信心了,一搁就是半年。现在有空了,重新组装,这次不短路,电流正常了,插上电源,led不亮,这个比较简单,一查R23虚焊,灯亮了。上电脑编程,一次成功,大喜,但麻烦刚开始,数字乱跳,无法稳定。赶紧请教老师,经过连续几天折腾,发现的几处问题都是虚焊,焊接水平太烂了,又是头次焊贴片,0603镊子一夹就飞了,找都找不到,辛亏没有0402,0201,否则真要投降了。一切正常后,调零校准很简单,精度感觉很好。接下来修理短路的,这次有了对比,很快发现了问题,刚刚更换了元件,一切正常,两块表同测一致性也很好,遵照所有表的最后一位可以直接忽视的原则,当4位半表用。这块表只要焊接无误,不用做任何电路调整,编程,调零,校准,电池电压校准,OK可以用了。
在此感谢设计者李老师,一段时间内天天联系解答,耐心够好的,赞一个。就连损坏的元件都是李老师送的,在此一并谢了。
有图有真相,先上电压表图。
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发表于 2016-5-18 15:52:15 | 显示全部楼层
图片太大,电脑压缩后再上
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发表于 2016-5-18 17:23:57 | 显示全部楼层
ling5 发表于 2016-5-18 15:52
图片太大,电脑压缩后再上

上图,,,,
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发表于 2016-5-18 17:24:28 | 显示全部楼层


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发表于 2016-5-18 17:24:56 | 显示全部楼层


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发表于 2016-5-18 17:25:59 | 显示全部楼层


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发表于 2016-5-18 17:26:26 | 显示全部楼层


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