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我也出来秀一下自制闭环电压基准源

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发表于 2014-7-12 10:20:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 fffofo 于 2014-7-12 12:08 编辑

看到凌特公司关于数控电压源的技术文章后就有仿制的想法,但一直静不下心来,仅仅停留在构思阶段。2012年,论坛大佬lilith率先发布了试制报告,突然信心大增,于是按照lilith的思路,自己重新设计了电路,在js处团购了ADC和DAC,做了个手工双面板,测试结果很好。但总感觉整体噪声水平偏高,ADC和DAC也对系统产生了一些额外的噪声,于是开始构思改进版本。结果拖拖沓沓的晃过了一年,几乎把这个事给忘了。今年lilith再次公布测试数据(佩服lilith的严谨和执着),我的兴趣再次提了起来。花了一个多月的时间设计电路和pcb,5月份pcb打样回来,进入了焊接测试程序编写阶段,进入7月,经过大量的测试修改,觉得效果令人满意,在此发帖与基准爱好者交流。想到哪儿写到那儿,见谅。

硬件结构:
系统采用双电源供电,模拟供电15V,我用的是变压器+7815,由78L05和7660产生负压供模拟电路,数字供电5V开关电源。
LM399采用自举供电,设计了一个有限流功能的分离元件LDO,输出13--14V为其它运放供电。
LM399输出7V经缓冲后供基准cal,分压缓冲后供ADC和DAC的ref,为进一步控制噪声,LTC2400参考官方电路,电源和ref共源。AD5541与DAC7512均采用相同供电方式处理。
经缓冲放大后的输出接低热继电器,以实现电压源和电压表双重功能,采用继电器主要是考虑少用一对接线柱。
数字部分采用PIC18F4620,空间大,方便功能扩展。
数字和模拟部分采用门电路进行缓冲隔离。数字地和模拟地采用一点连接。
键盘输入:采用3*4薄膜矩阵键盘,便宜呀。
双显示屏显示:一个LCD2004做菜单兼顾实时显示,9位8字VFD用于实时显示(显示效果好)。(准备加入单按键开关分别控制两个显示屏的开关)

功能性能:
全菜单操作,独立运行,无需上位机或编程器辅助:3级菜单设计,完成参数、电压源、电压表、校准的人机交互。
系统开机自动完成调整参数匹配,与硬件个体差异无关(当然偏差不能离谱)。
自动周期性完成零点校准和基准cal校准,不影响输入输出。
设计输出范围0—11V(具体与比例电阻和基准输出实际电压有关),分辨率1uv。电压源模式下,可通过键盘以1uv步进加减设定值,设计微调范围大概在+-150uv。
在输出模式可以一键开关闭环调节。
3种校准模式:
第一种是基本校准模式,采用8点线性拟合对外部高位表进行精度和线性复制。
第二种是外部电压源模式,适用于有可靠标定的外部电压源,比如ltz1000。
第三种是内部电压源模式,适用于有高位表的情况,6位半以上。
第二种和第三种模式主要是用于灵活应用的场合,都是以第一种为基础,通过修正完成校准。三条修正曲线独立存储,开机可以自由选择。

测试报告:
设计目标及实测情况:
1、尽量降低数字电路对模拟输出的影响------已达到,门电路缓冲和合理的pcb布局完全能做到。实测几乎观察不到数字噪声。
2、尽量降低闭环调节对输出的影响-----受ltc2400噪声和采样速率的限制,经过大量测试和软件优化,目前基本可以接受。
3、操作方便------全菜单,键盘输入,双屏显示,不过没有考虑上位机接口,有一些缺憾。
4、测电压会比正常偏高10几uv,原因还没有找到,空了再找找。

我只有一台34401,大体看看吧。

12年做的测试板

12年做的测试板

pcb

pcb

测试过程

测试过程
IMG_0555.JPG IMG_0565.JPG IMG_0571.JPG

自己写的上位机测试

自己写的上位机测试

10V

10V

9V

9V

8V

8V

7V

7V

6V

6V

5V

5V

4V

4V

3V

3V

2V

2V

1V

1V

100mV

100mV

10mV

10mV

1mV

1mV

100uV

100uV

10uV

10uV

0V

0V


IMG_0563.JPG

装配

装配

10v.zip

459.24 KB, 下载次数: 548

1V.zip

138.89 KB, 下载次数: 243

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发表于 2014-7-12 10:35:24 | 显示全部楼层
本帖最后由 marshallemon 于 2014-7-12 10:40 编辑

1uV位跳几个字? 按照你的描述0~11V 1uV的分辨率DAC至少是23.4bit,实际的合成分辨率多少?
另外问下,实现DAC合成的OP使用的是啥型号?
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 楼主| 发表于 2014-7-12 10:59:25 | 显示全部楼层
理论上ADC的分辨率能达到0.7uv,DAC的分辨率达到27位的样子,但受噪声和其它因素影响,精度是要大打折扣了
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发表于 2014-7-12 11:01:36 | 显示全部楼层
楼主能否出个套件呢?
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 楼主| 发表于 2014-7-12 11:03:27 | 显示全部楼层
现在还有9片pcb,如果有需要我可以慢慢做出来,现在还需要进一步测试完善
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发表于 2014-7-12 11:04:31 | 显示全部楼层
好牛啊。。。。。
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发表于 2014-7-12 11:04:39 | 显示全部楼层
进来学习
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发表于 2014-7-12 11:06:15 | 显示全部楼层
看样子很不错哦!支持支持!!!
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发表于 2014-7-12 11:25:37 | 显示全部楼层
看样子很不错哦
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发表于 2014-7-12 11:26:22 | 显示全部楼层
上测试视频
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发表于 2014-7-12 11:33:51 | 显示全部楼层
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
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 楼主| 发表于 2014-7-12 11:40:47 | 显示全部楼层

我加了一个视频在顶楼结尾处
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发表于 2014-7-12 11:51:15 | 显示全部楼层
10Hz以内噪声多少?
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发表于 2014-7-12 11:52:44 | 显示全部楼层
好东西啊 楼主出个套件 我预定一套
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发表于 2014-7-12 12:47:08 | 显示全部楼层
想要块PCB。
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发表于 2014-7-12 12:54:05 | 显示全部楼层
精度不错,应该申请唐老师的巡游基准对比看看
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发表于 2014-7-12 12:59:30 38hot手机频道 | 显示全部楼层
不错哦
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发表于 2014-7-12 13:44:54 | 显示全部楼层
排队要一套。。。。
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发表于 2014-7-12 16:09:00 | 显示全部楼层
好东西啊,有样品测试下??
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发表于 2014-7-12 16:12:25 | 显示全部楼层
带负载能力咋地?
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发表于 2014-7-12 19:21:42 | 显示全部楼层
求个3.1415926
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发表于 2014-7-12 20:15:55 | 显示全部楼层
成熟度挺高啊
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发表于 2014-7-12 22:20:03 | 显示全部楼层
又是一个牛叉人物!
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发表于 2014-7-13 12:05:31 | 显示全部楼层
支持,比那到处拿出来显摆的要强得多
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发表于 2014-7-13 18:52:12 | 显示全部楼层
不错,我这儿可以测试噪音。
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发表于 2014-7-13 23:38:57 | 显示全部楼层
厉害,帮顶,顺便MARK
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发表于 2014-7-14 00:37:10 | 显示全部楼层
求PCB一块
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发表于 2014-7-14 00:44:25 38hot手机频道 | 显示全部楼层
想要一成品
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 楼主| 发表于 2014-7-14 08:32:09 | 显示全部楼层
thy888 发表于 2014-7-13 18:52
不错,我这儿可以测试噪音。

感谢老唐,早就在说到你那儿去玩儿玩儿,等我完善了感觉拿得出手了就去找你。
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发表于 2014-7-14 09:23:00 | 显示全部楼层
fffofo 发表于 2014-7-14 08:32
感谢老唐,早就在说到你那儿去玩儿玩儿,等我完善了感觉拿得出手了就去找你。

可以一同去学习学习
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