自校准的电压源套件简明 DIY 手册

lilith

鉴于不少坛友已经收到我的自校准的电压源套件，但我一直没空写完整的安装说明，所以先写一个简明手册，让大家至少可以先把东西装起来。


前言：！！！非常重要的几个细节！！！

1、必须把 ADC+ISO 转换板插针剪掉 4 个，<--- 具体见第二章第二节



2、
如果预定的是 2.8 寸绿色大屏，注意 20Pin 的 XH2.54 接插件需要重新根据屏幕引脚差异改制，注意需要焊接此屏幕的负压套件
如果预定的是 1.9 寸蓝色小屏，注意 20Pin 的杜邦线接插件需要重新根据屏幕引脚差异改制
如果预定的是原设计中的利信 19264 屏，则可以直接插上


具体见第三章第二节，简要说明：
屏幕 主板
P14-->P1
P13-->P2
.....
...
.
P1-->P14
P15-->P16
P16-->P15
P17-->P18
P18-->P17

lilith

第一章 核对元件

标准套件包含除了变压器和外壳之外所有元器件，但有的坛友也定制了不含 LM399 基准，不含 FT232 USB 接口，不含屏幕...的套件，因此收到套件的坛友请立即根据自己的定制方式检查是否有元器件遗漏或错误。



完全版套件有 13 个自封袋（这么多是因为我一个人捡元件，为了防止出错，都分成很小的一份来捡），大致如下；还有显示屏一个（具体是什么屏幕取决于所拍套装，默认是 2.8 寸绿色 12864 大屏），排线若干（取决于屏幕），散热器两个



关键元件套装，请注意检查，如果选择了带 USB 接口的，FT232 在 ADS1232 自封袋中



电阻电容套装



其中 0805 贴片元件对应，虽然因为时间精力关系我没有逐个注明，不过应该还是可以很容易分辨的



其与元件和接插件，其中如果拍了标准屏幕的，还有屏幕的负压电路套装



线缆和廉价版转接板套装，如果是标准屏就是下图的 XH2.54-20P，如果是小号屏就是杜邦线（20P）。XH2.54-6P 和杜邦线 5P 用于日后的扩展可能。注意屏幕排线需要改制（方式见后）

lilith

第二章 了解元件和 PCB 与电路图的对应关系

https://bbs.38hot.net/forum.php?mod=viewthread&tid=123046


该电压源历经 V0.1 原理验证手工版、V0.3 原理验证工厂 PCB，如今是 V1.0 长期可行性验证 PCB，因为还是一个出于验证的 PCB 和电路，因此有很多不完善甚至匪夷所思（应该用双运放的，某人因为偷懒用了 4 运放，生生浪费掉两个）的地方，敬请谅解。


主板功能区域区分和接口配置：




元件索引


详解：

一、模拟部分

1、输入前端和 ADC，来自电压基准的 7V 和该电压源输出的电压（以及模拟地）经过模拟开关 U1 切换，进入输入前端放大器 U2（V0.1 中，此放大器有 x2.5 和 x10 增益，但在 V0.9 和 V1.0 中画 PCB 的某人嫌麻烦没画），然后进入 x0.4 or x0.2（某人嫌麻烦因此无法通过程序选择，只能根据具体版本更换硬件电路）电路，使得输入信号符合 ADC 输入要求范围。

输入衰减的 RHI 和 RLO，PCB 上标注为两个 15K 和两个 10K（10K 的丝印不清楚），使得输入增益为 x0.4
在本廉价版中，输入增益为 0.2，因此应调节 RHI 和 RLO 比例，这里调整结果为 RHI=15kΩ，RLO=3.75kΩ，RLO 使用两个 7.5kΩ 并联而成


然后信号进入 U3b 的 ADC 输入驱动器，负责驱动 ADC 的 LTC2400。

1a、ADC 替换电路之 ADS1232，由于 ADS1232（全差分） 和 LTC2400（非差分）的具体要求差异，在这里用了一片仪放 AD620（INA129）对输入信号进行差分处理以驱动 ADS1232，OP07 负责提供差分偏置。

电路总图


PCB 元件索引





接口配置





2、DAC 和输出缓冲，经过单片机运算后的数值由 16 位的主 DAC 和 12 位的副 DAC 输出并在缓冲器中合成为一个电压，合成比为 4096:1（约等于 4000:1），因此主 DAC 的有效分辨率降低为 12 位，也就是说主 DAC 可有低 4 位（16LSB）的容差；副 DAC 为 12 位，合成后为 24 位，因此合成后分辨率约为 24 位（16,777,216），相当于 7 位半电压分辨率，设计副 DAC 容差也是低 4 位（16LSB），实际总有效分辨率 20 位（1,048,576），为 6 位半电压分辨率。副 DAC 以负压方式和主 DAC 合成，以实现调零。

合成电阻 Rmaster 和 Rslave，PCB 上标注为 1k 和 4M，在本廉价版中调整为 249Ω 和 1MΩ
输出缓冲器增益电阻 RGH 和 RGL1、RGL2，PCB 上标注为 20k、20k、40k，缓冲器增益为 2.5
在本廉价版中，缓冲器增益为 1.25，因此应调节 RGH 和 RGL 比例，这里调整结果为 RGH=3.75kΩ，RGL=15kΩ，RGH 使用两个 7.5K 并联而成 <--- 由于 PCB 设计问题，RGH 只有一个位置，因此要小心把两个 RNC50 7.5k 焊接到这里




2a、DAC 替换电路之 AD569，由于价格因素，这里用了两片 16 位的 16 位并行总线（可配置为 8 位并行总线） DAC，因此使用两片 CD4094 移位寄存器驱动之；由于 AD569 的具体驱动要求，增加了数片运放以驱动其基准。副 DAC 以正负压方式和主 DAC 合成，以实现调零。


元件索引




接口配置


3、电压基准

RstdH 和 RstdL 构成 LM399 7V-->10V 电路，RstdH=8.571kΩ，RstdL=20kΩ，运放增益为 1+(8.571/20)=1.42855
本廉价版中，使用的 RNC50 电阻，调整为 RstdH 为 15.8kΩ 和 49.9kΩ 并联得到的 12kΩ，RstdL 为 28kΩ，运放增益为 1+(12/28)=1.428571
从 10V 基准电压分压得到 ADC 基准电压 5V，所用电阻 PCB 标记为 40k、20k、20k
本廉价版中，使用的 RNC50 电阻，调整为 15kΩ、7.5kΩ、7.5kΩ





4、数字部分（单片机和 USB 接口）

lilith

第二节 PCB 勘误，以及本廉价版中不焊接的部分

https://bbs.38hot.net/forum.php?mod=viewthread&tid=122945


充分对 PCB、电路图的关系了然于心后，PCB 丝印上的一些错误也必须指出，这些丝印错误出于 PCB 绘制者自述“随便从手头上某块 PCB 拆了个电容就当作是该处电容的封装”之类，所以存在“该封装不可能存在的电容量”或“采购的元件与实际封装不一致”等问题，这些问题必须一一纠正。


同时，本廉价版中使用另外的 ADC、DAC 代替标准版 AD/DA，因此标准版对应区域不应焊接任何元件。


勘误如下：

正面：
0、打叉区域不焊接元件
1、主滤波电容为 35V、1500uf，这个尺寸（5.08mm 脚距，16mm 直径）的日本化工或 Rubycon 是没有 2200uf 的
2、下图中标注为 0Ω 的两个位置焊接上 0 欧姆电阻
3、下图中标注的 25V、10uf 电容应为 6032 封装的 35V、10uf 电容
4、晶振为 11.0592MHZ
5、未标记二极管焊盘为 1n5819
6、FT232 区域的 LED 限流电阻标记为 4k7，应为 470Ω


背面，打叉区域元件不焊接；标记为 B 的 0805 焊盘应为 A（电容 104/100nf）





ADC 扩展板


正面，标注为 4k7 的电阻因为 10kΩ
标注为 0Ω 的焊盘，只焊接照片中的一个 0Ω，其余不焊接



背面标注为 0Ω 的焊盘不焊接




！！！非常重要！！！
ADC 转接板的排针，照片中的 4 根必须剪断



DAC 扩展板，左边 AD569 上方、OP747 左侧未标记元件为 104 电容：



背面，焊接照片中的电容即可，其余的没有必要焊接；这里画板的 TR 又随便不知道从哪里拆了一个 3528 的电容画成这里的封装，明明之前就有同样规格容量的 6032 封装电容了  所以说李利斯不是天然呆，而是某人太

官修2

100元来一套

ahhui

太详细了。。。。

等我的标准版中。

liyf

做成pdf文件

lilith

第三章 安装和调试


第一节 安装


在充分了解第二章内容之后，将元件正确焊接到 PCB 上，注意

1、LM399 区域的 8.571kΩ、20kΩ 在本次廉价版套件中为 15.8kΩ、49.9kΩ 并联 + 28kΩ
1.1、LM399 区域的二极管，套件中准备了一个 1n4148 玻封和一个 1n4007 塑封，随便用哪个都可以
1.2、LM399 区域的 2.7kΩ 电阻，部分套件发为 3kΩ

2、基准电压分压区域的 40k、20k、20k 电阻在本套件中为 15kΩ、7.5kΩ、7.5kΩ

3、输入前置的衰减电阻 15k、10k，在本套件中为 15kΩ、3.75kΩ（用两个 7.5kΩ 并联实现）

4、输出缓冲的增益电阻 20k、20k||40k，在本套件中为 3.75kΩ（用两个 7.5kΩ 并联实现）、15kΩ

焊上廉价版扩展板之前



焊上廉价版扩展板之后

lilith

第二节 关于屏幕的问题

因为本作是个人 DIY 作品，在设计过程中，使用了大量二手的元器件，包括最初使用的显示屏，是一个二手的 19264 屏幕。而由于本 PCB 尚未修改这个部分，但又无法在套件中组织这些已经无法获得来源的屏幕，因此屏幕接口存在较大差异，所以应根据使用的屏幕实际接口进行调整。


上图：本次套件的标准 2.8 寸绿色大屏，或 1.9 寸蓝色小屏的接口顺序
下图：原本是用的，PCB 上定义的屏幕接口顺序


使用带屏幕套件的应用尖镊子把 XH2.54 排线或杜邦线金属压插头退出来，然后重新根据线序对应关系插上，简要说明对应关系：

左边 屏幕侧                        右边 主板侧
P14(D7)                -->                P1(D7)
P13(D6)                -->                P2(D6)
.....
...
.

P7(D0)                -->                P8(D0)
P6(EN)                -->                P9(ENABLE)
.....
...
.
P2(VCC)                -->                P13(VCC)
P1(GND)                -->                P14(GND)
P15(CS1)                -->                P16(CSA)
P16(CS2)                -->                P15(CSB)
P17(RST)                -->                P18(RST)
P18(VO)                -->                P17(VO)

然后，对蓝色小屏来说，P19、P20 和主板对应
对绿色大屏来说，P19、P20 为背光供电，如何连接看本节末尾

绿色大屏



蓝色小屏





同时，绿色大屏因为采购批次问题，有的没有负压电路（我也觉得很神奇，就是同一批也不完全一样），

*如果收到的套件中的屏幕接口处有一个已经预焊上的 104 直插瓷片电容位于 P20 和 P15 之间的，应将其拆掉，我也不明白为什么会有这样的玩意


没有负压电路的应使用屏幕套件自封袋中的 TL497 等元件，参照此图将元件补上才能使用。

*其中 68Ω 电阻和飞线用于直接给背光供电，使用此方式供电时，PCB 屏幕接口的 P19 接到显示屏的 P20 上，PCB 屏幕接口的 P20 和显示屏的 P19 悬空不接
**如果有独立的 24V 背光供电电路，则不需要焊上 68Ω 电阻和飞线，显示屏的 P19、P20 为独立的背光供电针脚，直接接到 24V 的独立供电电路上即可，PCB 屏幕接口的 P19、P20 悬空



Large:

ayter

9A 512是不是79L05啊？

lyqqyl

要一套，如何交易？？？？？

lilith

第三节 调试


所有元器件安装好之后，实际上本电压源基于自校准原理，有极大的设计容差，因此通常情况下是无需调试的，只需要烧录程序并校准即可。在烧录程序之前，模拟板不可通电，以免模拟开关出现问题。因此，应先给数字板通电 --- 一个比较方便的方式就是从 1W 总线接口处供电（5V），然后接上烧录器烧写固件，推荐使用各种山寨 STK500，这样可以用官方烧录软件，不容易锁死芯片。




这里用的山寨 STK500，假货宝上大约 50 软妹一个，兼容 Atmel Studio 6 和 Windows 8 x64，推荐使用


在 Atmel Studio 中选择山寨烧录器的虚拟串口，选择正确的单片机型号（ATmega32），界面为 ISP，然后点应用


此时出现编程接口时钟设置，如果速度太高，建议降低到 115.2kHZ（用滑块选择后点设置），因为新的没用过的单片机默认时钟是内部 1MHZ 时钟



然后设置单片机熔丝，新的没用过的单片机为 JTAG 启用、时钟源为内部 RC 振荡器（1MHZ）



更改为 JTAG 禁用（必须，否则屏幕无法工作）、时钟为外部高频晶振（16ck+64ms）


点编程按钮应用熔丝设置



然后重新回到编程接口的时钟设置，将其改为 1.843MHZ <--- 也可以不改



然后转到内存读写界面，在 Flash ROM 地址处设置固件文件的地址


点编程按钮，把固件写入单片机



如无意外，写入后屏幕将出现启动界面


然后开始自检，此时抹泥板没有通电，因此会报告 ADC 不存在


给模拟板上电，然后按编程口和 USB 口中间的重启动按钮，重新进行自检，如果模拟电路都正确焊接，应该全部 PASS


顺利进入工作界面，默认输出 10V



其实也可以先焊好单片机、编程口（晶振必须焊好），先烧程序再继续焊模拟部分，当然肯定要提示 ADC 错误的



还会进入 Debug 界面，这个界面可以检测控制整个模拟板的寄存器（模拟开关、ADC）以及 DAC 是否正常

lyqqyl

巳拍了2次，旺旺不通？？？

lilith

lyqqyl 发表于 2015-7-1 19:43
巳拍了2次，旺旺不通？？？

奇怪，旺旺应该正常的

另外第一期套件已经结束，22 日之前拍的这几天会陆续补遗，22 日之后拍的，请稍等一周左右，我要重新采购元件了

lyqqyl

我20 日拍的

lyqqyl

奇怪，旺旺应该正常的
--------不能加入

lyqqyl

发表于 2015-6-20 09:52:26 | 只看该作者




含屏幕和 USB 接口的价格为 265 软妹。巳拍了一套

lyqqyl

拍了过期又过期

lyqqyl

发表于 2015-6-22 11:13:11 | 只看该作者




ID:LYQQYL(265元）

lyqqyl

没有心情

minimog

多谢   刚刚收到了

kixz

巨辛苦的感覺...

美人鱼999

电容Cc =101套件里好象没有，用多少合适？

lilith

美人鱼999 发表于 2015-7-2 10:00
电容Cc =101套件里好象没有，用多少合适？

应该是 102

seacrag

感觉就是在手把手教大家，难得的细心呀。

lzxlz

老大介绍一下不用 STK500  用PL2303  怎样刷固件 ？
最好能提供 hex 格式 固件下载   

lyqqyl

2015-07-02 订单号：1122530410033248  精密基础电...  又拍了（第三次）旺旺无效？

moripi

請問該到哪拍下呢??

songjiao

lilith 发表于 2015-7-2 10:43
应该是 102

焊上负压电路后，还需要飞线和那个68欧电阻吗？

lilith

songjiao 发表于 2015-7-4 09:43
焊上负压电路后，还需要飞线和那个68欧电阻吗？

飞线和 68Ω 电阻是背光用的，如果另外给背光供电可以不用