DIY制作五位半電壓表圖文講解和電路圖

本項目原本設(shè)計的是一個毫歐表，為了測試C8051F350的24bit ADC，順便兼容了一個電壓表功能。一個直流電壓表最關(guān)鍵的有3個部分：模擬前端、ADC和基準電壓。這里就做簡短描述，詳解附件的更詳細的圖文講解。

五位半電壓表參數(shù)特性：

• - 100mV/1000mV/10V/100V四個檔位，大概有50%超量程余量
• - 五位半顯示，最大150000 count
• - 支持任意值校正，通過面板按鈕即可校正。精度保守一點吧，0.01% Reading+4 LSB，后面有測試圖
• - Fast/Slow兩檔速度，F(xiàn)ast：10次/秒，Slow：1次/秒
• - 數(shù)據(jù)從USB UART輸出，波特率115200（目前只輸出，不能從上位機控制）
• - 默認5分鐘自動關(guān)機，可以關(guān)閉該功能
• - 使用一節(jié)鋰電池供電，支持從USB充電
• - 支持背光，可以關(guān)閉
• - 工作電流：17mA（背光關(guān)閉）；44mA（背光打開）。一節(jié)14500（5號）鋰電池可以連續(xù)工作1.5～2天（背光關(guān)閉）

五位半電壓表實物截圖：

• 模擬前端

模擬前端肩負了幾個重要任務：輸入信號的衰減或者放大/低通濾波/阻抗變換/防護。

大家都知道一般來說ADC只有一個量程，臺式的一般是10/20V，手持的三位半或者四位半是200mV，這個稱為基本量程，也是精度最高的量程，其他的量程都要把輸入信號放大或者衰減到這個量程再來測量。這個表的基本量程是1V，而且由于MCU內(nèi)置了PGA，因此模擬前端僅需要考慮衰減。

• ADC

使用C8051F350內(nèi)置的24bit ADC，這個在毫歐表里面已經(jīng)說的比較多了。這個表再重溫一下，在PGA=1，10Hz的條件下，RMS noise是2.38uV，峰峰值 noise為2.38*6.6=15.7uV，也就是1V檔的1.5個LSB（五位半），大概看到兩個數(shù)在跳（極端情況可能3個），在Slow模式下，把10個讀數(shù)平均，提升log(10)/log(4)=1.66bit，2^1.66=3.16LSB，因此在Slow模式基本上不會跳數(shù)了（當然，由于舍入問題導致的最后一位跳是不能避免的）。

• 基準電壓

這里可以使用C8051F350的內(nèi)置基準（最大15ppm溫度系數(shù)），或者外部基準可以用REF5025（工業(yè)級：2.5ppm（典型）/3ppm（最大）溫度系數(shù)；商業(yè)級：3/8ppm）或者MAX6192（A級：2/5ppm；B級：4/10ppm；C級8/25ppm）。

使用內(nèi)置和外置基準的frimware是不一樣的，不能搞錯。