想DIY六位半万用表，这是整体思路和电路，请赐教

chatatwill

想DIY六位半万用表，这是整体思路和电路，请赐教
我想自己DIY一个六位半的万用表，想用24位AD LTC2440来实现。
查了好多资料，现在基本有了整体的思路，把我的一些理解贴出来，错误的地方请各位高人指出。另外还有一些问题弄不明白，还要请教大家。

下面是直流放大的原理图，用TINA打开，这个是0.1V档位的情况，先将信号跟随，然后放大-11倍，再将信号调理成共模电压为2.5V的差分信号，进入LTC2440，VF2进入LTC2440的V+，VF1进入LTC2440的V-。





这就是大概的一个思路，目前测试了一下0.1V档位，发现噪声非常大，10V档满足六位半，1V档接近六位半，0.1V档差的太多了。

论坛上发公式不太方便，我把文档都放大附件里了
想自己DIY六位半万用表.zip (43 KB, 下载次数: 189)

2012-6-20 22:10 上传

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文档

cat_NI4065.pdf (422 KB, 下载次数: 172)

2012-6-20 22:12 上传

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反向放大电路.zip (6 KB, 下载次数: 108)

2012-6-20 22:12 上传

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请大家帮忙分析一下，我的思路是否有问题。我的电路存在什么问题，应该怎么降低噪声，提高信噪比。

kingsabbit

思路不错,有具体的吗

chatatwill

kingsabbit:思路不错,有具体的吗 (2012-06-20  22:28) 

主要就是图片上的放大电路了，目前测试了一下0.1V档位，发现噪声非常大，10V档满足六位半，1V档接近六位半，0.1V档差的太多了。

请赐教。

wenhangyu

我只关心这些电阻可怎么办？

poseidonstorm

留意下~

chatatwill

wenhangyu:我只关心这些电阻可怎么办？ (2012-06-20  22:40) 

你的问题很好，这里面所有的电阻可以用网络电阻代替。这也是这个电路的优势！

chatatwill

poseidonstorm:留意下~  (2012-06-20  22:51) 

多谢捧场

qinchang

强烈建议U4输出加三极管提高带负载能力，LTC2440吸收电流很大，纹波也大！

chatatwill

qinchang:强烈建议U4输出加三极管提高带负载能力，LTC2440吸收电流很大，纹波也大！ (2012-06-20  23:24) 

能说的详细点吗？最好给出具体电路。

qinchang

chatatwill:

能说的详细点吗？最好给出具体电路。

类似这种电路

科达电子

希望有完整版的时候分享一下

cuison

有测试过0.1伏档的噪声吗？

内容来自[手机版]

ruinedone

楼主对输入阻抗是怎么考虑的？如果要噪声低，LT1028和AD797都比OP27好，但是这些双极型运放的输入阻抗都很低。

zrsst

关注，做个记号学习。

youngliu

有没有考虑到被测试的源也有噪声呢？

lilith

关于位数（dig）和计数（scale）、噪声的关系，NI 有一个文献解释得很清楚，楼主应该也看过的，因为很多人老是喜欢纠结这个问题，还是放上来吧

lilith

chatatwill:你的问题很好，这里面所有的电阻可以用网络电阻代替。这也是这个电路的优势！ (2012-06-20  22:58)

优质的商品网络电阻也不好买吧，那这个 DIY 不就失去意义了吗？尤其是如果需要定制网络电阻的话？

lilith

chatatwill:

主要就是图片上的放大电路了，目前测试了一下0.1V档位，发现噪声非常大，10V档满足六位半，1V档接近六位半，0.1V档差的太多了。

请赐教。

问一下楼主是如何测试的，是实际测试还是仿真？


另外我在我的方案中，前期使用 LT1055（AD711）的高阻抗 JFET 输入运放放大方案，噪声相当的大，当然这是可以预见的 所以只能在数字滤波上想办法，用了 32pt 平滑，对于 LTC2400（2440 最低速度好像也差不多？）的速度来说意味着响应时间达到 5.3 秒，似乎相当糟糕。不过由于我做的不是万用表，所以这样做也未尝不可。

我参考了一下商品表比如 3457A/34401A 的前放，通常采用低噪声 JFET 对管前置+低阻抗但是低噪声的运放的结构，不过仿真的结果不错，我尝试做了一个，表现不佳的说

a-fly

如果楼主准备采用LTC2440做AD，那就不用参考34401A的性能了。
基本不可能实现可比的性能。
用LTC2440的话，模拟前端的性能损失太多了。

a-fly

仔细看了楼主的文档，提几个方面的问题，希望注意。
1、目前任何低噪声、低Ib运放的失调电压温漂都无法满足6位半的要求，并且你的方案中在ADC之前使用了太多的运放，这个问题会更为突出，那么就需要进行系统校零才能达到高性能的要求。系统校零的方式在所有6位半中的方案几乎相同：在输入放大器端进行校零，但这会引起系统的输入电阻降低（即，有较大的输入电流），解决这个问题的方法是进行所谓的“预充电”，其原理可参见："https://bbs.38hot.net/read.php?tid=20717"
2、由于1/f噪声的存在，运放在低频端的噪声密度会远高于中高频，所以，为实现较高的有效分辨率（即，更低的噪声），通常可以采用略高一些的ADC采样率，进行快速的零位、信号切换测量，然后取其差值进行数字滤波，这样可以有效地降低输入放大器的等效噪声。
3、如果要实现2所提的方法，就需要你的放大电路有较快的响应，目前的电路中使用了大量的低通，严重影响了电路响应，应改进。但是若采用LTC2440等ΔΣ型ADC恐怕难以实现理想的效果。

liyf

高位表最主要的就是分压电阻的精度、基准的稳定度、adc的精度和稳定性、自检误差补偿电路还有pcb布线的讲究

zhaossy

做高位表，要会噪音分析，要特别注意输入阻抗及Auto-zero技术。

tianda_spl

我在论坛游走的时间也不短了，谈点感想吧，以后也不想在这坛子说点什么了。
1. DIY的出发点是

寻找乐趣，

并且从中获得知识，提高自己的能力，愿LZ在DIY的过程中达到这个快乐目的。
相反，如果最终给自己带来苦恼，则有悖最初的出发点。给自己带来苦恼的原因有很多：
    a)没有量力而行（特别是财力），虽然DIY过程中获得一些收获，但显然与付出的时间和财力明显不成比例。
    b)

过于苛求性能，

最终DIY的作品性能没有达到目标或者没被他人认可的程度。
    c)待DIY的作品难度超出自己的综合水平，仅凭意气或者皮毛知识妄图撼动大山，最后碰壁。
2. 很多人都DIY6.5，其中一个原因是自己买不起真正的6.5，或者想出个套件给其他买不起6.5的玩。这两种想法都是不好的。就算你买得起8.5吧，那么它有什么用途呢？所以说，没有6.5也很有乐趣，为什么不参照胜利或者优利德的电路做一个低位表呢，那样自己

全面锻炼

了，比只有一个电压测量收获更大，测电容得有振荡电路，测交流得有平均值甚至真有效值电路等。
3. 不如降低一点难度，比如5.5，这个比较容易达到，并且不需要为了每个器件都斤斤计较（特别是Money方面），在这个工程中，你、可以掌握很多东西：画原理图、做仿真、画板子，打样焊接、买个铝合金壳自己搞机械加工、调试程序、寻找BUG、用VC写上位机代码，有困难寻找帮助，乐趣很多，关键是

拿得起放得

下

6.5这个华丽而沉重的包袱。
4. 6.5、LTZ和263已经把这个坛子压垮了，

你看看这坛子还有别的东西吗？

5. 这坛子有些人是大忽悠，不是说骗你钱，而是灌输思想，让你迈入自己无力承担最终产生烦恼的境地。有一些人死不认错，

另有些人组建小集团打击别人的作品/帖子，互相吹捧。只有他们做的是合格的，别人做的都没指标。只有他们的知识是正确的，别人的认知都是错误的。只有他们骂人可以不被禁言，屁民不行。

6. 转了一圈，我负责任告诉你，胜利或者优利德值得你学习，从低处着手，一步一步来。
7. TI、ADI、LT这些大公司，都有很多电路供参考，多看多学习。但是他们的电路也不一定适合，有些烧友照着做，

其实这些方案根本行不通

。

就LZ的电路来说：
1. 输入端这个50K电阻太大，将产生很大的噪音，用公式 根号下4KTBR，算算50K电阻在带宽10Hz时将产生多大噪声，只这个电阻就让1V达不到指标，另外运放太多。安捷伦的水平不是立马可以学到的，所以电路

精简为好

。
2. 输入端这个低通不必要，因为LTC2440这种低速采样系统等效带宽就很窄，只要在LTC2440的IN+和IN-端挂个电容就好。另外可以加大测量时间为代价，降低噪声。
3. 输入阻抗很重要，10M输入阻抗的6.5和优利德61E没有区别，即使是34401不开高阻也是一块4.5表，别听他们 瞎吹，他们只测量校准仪的电压，

你测测实际电路1K输出负载看看。

4. 前级运放最好使用JFET的，以应对被测电路输出电阻大和运放电流噪音大的问题，后级运放就可以用双极性   的。自己搭一个前级运放难度较大了，不是说不能。OPA140和OPA141是JFET里面噪声较小的了。
5. 虽说LT1028，AD797什么的噪声很小，不过即使放在后级也不好，总之用在仪表里，有些异样。
6. 如果用自动零，可能最简单或者能实现的唯一方法就是模拟开关。但是这些器件有杂散的输入电容，即使以10Hz进行开关动作，也无法达到10G高阻要求，恐怕只有2G欧姆左右。电容阻抗1/2*pi*f*c，杂散电容大约5-10pF，自己算算。
7. 可以不开自动零，手动进行。或者自动零和采样不要轮流进行，一次自动零后，多个采样，降低切换频率。这些都是软件算法，得慢慢摸索。
8. LTC2440有个SDI引脚，可以控制采样速度的，

不要把它接地或者接电源做死，

把它接到MCU引脚，因为  LTC2440和其他电路的噪声互相作用后，有一个最佳的采样速率，如果做死了，就无法改变。
9. 那个放大器做了差分，但是把电源的15V做分压。我感觉会有些问题，对于噪声来说，是抵消不掉的，只能按功率叠加，那么这个电路的噪音会较大。这个我不能肯定，只是提醒。
10. 假设LZDIY成功了，会发现6.5表头其实意思不大，而是把它作为一个采样控制系统更有用，所以要多留下控制信号线，以备需要。
11.做好了之后，成功之处值得分享，值得喜悦，同时也要看到作品的不足，敢于说出来。

否则不但自己蒙在鼓里，更是烧友不负责。

以上我只想说自己的想法。
关于技术，我谈到的不可能全正确，希望LZ能吸收，对的留下，错的就好像我没有说过。
今天你来38发烧了，学到精确的测量技术，满足了更高更强更快，快乐了。
明天你离开38，去做其他的事业，同样值得开心。此一时彼一时，愿你们更加年轻的坛友玩得开心。

bbbears

太厉害了吧，要是楼主做出来，不知道在性能上会不会超越我之前使用过的福禄克的数字万用表 ，不论是仪表的量程、测量准确性、专业性、紧凑型都是我使用过的产品中最好的，希望楼主可以做出理想的东东。

chatatwill

tianda_spl:我在论坛游走的时间也不短了，谈点感想吧，以后也不想在这坛子说点什么了。
1. DIY的出发点是寻找乐趣，并且从中获得知识，提高自己的能力，愿LZ在DIY的过程中达到这个快乐目的。
相反，如果最终给自己带来苦恼，则有悖最初的出发点。给自己带来苦恼的原因有很多：
  &n .. (2012-07-21  20:39) 

非常感激tianda_spl老师！
我本来有封贴的意思，很久都没有再发贴了，但你写了这么多，而且字字珠玑，让我不得不说服自己继续回帖。

你关于论坛的七点感想，我反复读了三四遍，觉得你写的非常务实，我十分赞同你的观点，本人也很痛恨华而不实，花拳绣腿的行为。我想你的这些感想会对我有很大的影响，不仅会改变本次DIY的一些想法，可能对我以后的工作和生活都会有很深的影响。

通过最近一段时间的实验，调试，查阅资料，对很多问题有了一些新的认识。回头来看，我辛苦总结出来的经验成果，都在你对我电路的11点忠告里面。所以，我从内心深处觉得你是高手。

唯有一点，也是我一直有很大疑问的地方：六位半的万用表，是不是每个档位都能做到六位半？如果每个档位都做到六位半的话，那么100mV档的噪声要做到28nVrms，这个难度太大了。我专门对NI的PXI4065进行了实测，其100mV档，噪声为150nVrms左右，而且其1V档也做不到六位半。也就是说，PXI4065只保证了10V档做到六位半。我没有实测过34401A，不过，单从34401A的原理图来看，它也没有办法避免前端100K电阻的热噪声，六位半的表，只保证了10V档基本档位做到了六位半。

除了这点，你对我电路的所有忠告都是正确的，所以我非常佩服你，希望在以后的时间里仍然能受到你的指导。我会继续努力，在自己有限的时间里，希望能实现更好的效果。

再这里也谢谢大家的关注，谢谢管理员置顶，让我受宠若惊，谢谢。

2020482

复杂的设想祝成功。

kdtcf

tianda_spl 发表于 2012-7-21 20:39
我在论坛游走的时间也不短了，谈点感想吧，以后也不想在这坛子说点什么了。
1. DIY的出发点是并且从中获得 ...

刚看到你写了这么多，认真的读完，绝对是个务实的高手，随便花的浏览帖子，很容易随风倒的认识，真的应该多看厂家的数据手册。