本帖最后由 lg676041036 于 2025-9-13 12:27 编辑
新版本初步完工已经好几个月了，外观还是没变，只是将香蕉座间距调整成标准间距了。当时没做过多的测试，现在测试终于做的差不多了。测试也是一个很麻烦的过程，当时初版时做测试用的时间更长。由于增添了新表及增加了些新档位所以此次测试上位机又都要重新编程。 相较于初版本次更新有以下几点的改变： 1、 最实用的更改是增加了电压源的自校，当初设计初版时对这些方面了解的不深，所以没太在意自校这个功能。与大佬们的开源自校型电压源不同的是我没用实时自校，自校只是进行了零点与满量程的校正。当然现有硬件也可以实现实时自校，只是选用ADC性能有限感觉没啥必要。 2、 模拟部分与锂电MCU之间增加了电气隔离，增加隔离的考虑主要是安全性增加，同时成本增加不大，最重要的是架构没啥改变。毕竟锂电产品隔离一下还是挺好的。隔离对性能影响不大，会增强一些抗干扰能力。
3、 电压测量通道也增加了自校功能，还是与初版一样采用的是差分输入，不过为了避免价格高昂前端分压电阻选用了一个漏斗运放。不过比例温飘虽然下去了，但失调温飘或叫零点温飘却又上来了。不过有自校加持还是能极大的减小这方面的影响。
4、 ADC由初版的CS1232改成了ADS1232，选这个ADC主要是这两个是兼容的，电路和程序都不需要更改。不过实际使用过程中还是发现两个芯片上电启动时还是有点区别的。
5、 对更高电压的源方面进行尝试，高压版本可输出-165V至165V。采用如此电压是为了能生成100V的交流电压源。
6、 对交流源进行了更高频率的试探，由初版的固定50HZ，改进成了支持10HZ至1KHZ的正弦波输出，有限频点。实际上更高的频率也进行了探索，只是线性不佳仅能进行对照性应用。 下面上测试数据 ，因为测试不一定严谨与科学，所以会将测试过程与测试结果摆出由大家自行评判。被测机采用的是ADR1399KHZ基准LT标，电流源采样电阻是采用的金属箔电阻。有些测试是摘了皮套进行的，主要为了被测机更快达到温度平衡减少测试时间。相较于有些人喜欢的层层保暖，我更喜欢导热良好的外壳。甚至我都想在内部加个小离心扇只为加速内部温度平衡。 先上数据最难看的。 1、 电压测量通道线性测试。测试方法是将一台源的输出接入被测机的测量通道同时接入34470A，通过上位机控制源输出从-119V至119V步进为1V阶梯变化同时读取被测机测量数据与34470A测量数据相比较，最后得出两者差值，差值以被测机测量量程LSB为单位，同时生成散点图。被测机测量数据未经滤波为单点数据。 如上图所示不严谨的以34470A为标准，得出全量程非线性误差为6PPM以内，如果选择-100V至100V范围则可至3PPM以内。当然无法分辨出是电路非线性还是ADC的非线性。 接下来看噪声 如上图所示，满量程下10SPS速率采样下无滤波下连续1000个采样数据峰峰值为2PPM。 接下来看温飘测试。测试方法为将被测机放入恒温箱，然后将被测机的测量与恒温箱外的源相连接，将温箱温度设置为0度，等温箱变为0度时再等待两小时（大概时间没具体统计），然后通过上位机控制外部源分别给定-100V、-50V、0V、50V、100V，同时通过上位机读取被测机测量值及温度，不断循环。再将温箱缓慢升至39度，升至39度后再保持两小时左右。整个测试期间一直不断监控测试动作。最后将得到的数据生成温度与测量值五个散点图，用此来计算温飘。 对于温飘的计算方法我一直没找到相关资料，以下计算方法是自行想当然得来的。有知道标准方法的大佬劳烦告之下。我的计算方法如下，先看零点温飘图，温飘=变化值/温度变化值 /量程，温度有温箱温度数据和被测机内部温度数据，我一般是哪个温度变化小我就选哪个，本测试中温箱变化温度为39度，被测机温度变化为41度，这里我们选39度。所以算出温飘=326/39/1000000=8.36PPM，然后再看负满量程温飘，其测量变化值需要先减去零点变化值再进行上面的计算，温飘=(437-326)/39/读数=2.85PPM,然后算出负半量程与正半量程、正满量程的温飘选取其中的最大值得出最终温飘。经过上图数据计算得出温飘为2.85PPM读数+8.36PPM量程，符合运放典型温飘3PPM参数。同时也可看出失调温飘还是非常大的。不过好在有自校功能，能大大减小温飘的影响，因此该档位需善用自校。 1、 源10V档线性测试，初版已经做过这个测试了，但初版校准表选择的是DMM7510而现在校准表采用的是34470A，为了看看其差异所以做了这个测试。测试方法是将被测源接入34470A，通过上位机控制源输出从-11.9V至11.9V步进为10mV阶梯变化同时读取34470A测量数据相比较，最后得出两者差值，差值以被测机分辨率LSB为单位，同时生成散点图。 由上图得出误差在0.63LSB至-1.74LSB之间。还是以34470A为标准，将误差平移可得(0.63+1.74)/2=1.185，可得出线性度为1.185PPM。实际使用中是不太好把握平移值所以还是只能算1.74PPM的线性度。如果要我对外出一个线性度参数的话我会写5PPM。 接下来看短稳 短稳数据与初版用DMM7510测量结果相当，因此后续初版有的档位都没有进行此项测试，可以参考初版的测试结果。 接下来是温飘测试了，方法和上面温飘测试类似。 经过计算得出温飘为1.8PPM读数+0.17PPM量程。由于使用同样的电路与电阻比例温飘和初版相当，让人惊喜的时零点飘移与初版相比有了不小的改善，功劳只能归功于运放了，看来同是零飘运放还是有性能差距的。初版选用的运放是MAX44246，新版采用的是OPA2189。 2、 源1V档线性测试。 由上图得出误差在2.15LSB至-1.913LSB之间。 短稳 温飘
经过计算得出温飘为1.91PPM读数+0.4PPM量程.
3、 源20V档温飘测试.
经过计算得出温飘为2.15PPM+0.43PPM，由于100V档的分辨率与噪声问题，这里选的是-10V、-5V、0V、5V、10V五个点 4、 源交流10V档线性测试。这个测试初版也进行过测试，但由于DMM7510的交流性能比较差所以我也很想看看这个测试结果，由于频点较多，在这只选取两个频点进行测试分别是50HZ和1KHZ。测试电压范围从0.1V到11V步进10mV。 50HZ线性图
1KHZ线性图
从结果来看50HZ抛去低端线性还是可以的，1KHZ线性相对50HZ来说就差不少了，频率更高也粗测过线性更差。当然我也分不清是表的问题还是源问题，但我肯定更愿意相信表。 接下来短稳
接下来温飘，温飘选了三个点2V，6V，10V。
经计算三个点的温飘分别为2.11PPM，1.88PPM，1.8PPM。选大的2.11PPM。 5、 直流100V线性测试，测试电压范围-118.9V到118.9V步进0.1V。
误差是-2.58LSB至1.592LSB之间。比10V差一些。 接下来看100V短稳
接下来就是温飘了
算下来温飘1.84PPM读数+0.19PPM量程。 6、 交流100V线性测试，测试电压范围1V到110V步进0.1V 50HZ线性图
1KHZ线性图
从上面结果看居然还优于10V档。有意思。 短稳
7、 电流源，就一10分钟监测图。其它参数参考初版吧。
值得一提是相较于初版电流源有了结构的更改，去除了初版的一些的不足，也增加了一些不便比如不能将电流源接入本机电流测量通道。电流源的噪声是高于初版的。因为初版电流采样电阻阻值是现在的4、5倍左右。采用更高的控制电压能降低噪声，但会带来采样电阻更大的功耗，更大的功耗会加速电阻老化。但对于二三十mA这样的应用选个4、5V的控制电压还是没啥问题的。
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