标题:
基于Maxim高精度电压基准MAX6175的6位半数字表头设计方案
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作者:
rise_ming
时间:
2013-3-24 00:18
标题:
基于Maxim高精度电压基准MAX6175的6位半数字表头设计方案
关键词：
MAX6175
,
电压基准
,
6位半数字表头
,
Maxim
,
Atmega16
方案说明：此方案系本人去年冬天即兴做的一个高精度表头，预期精度能够达到6位半表的水平，由于手上没有6位半到8位半的高精度万用表进行对比测试，所以实际精度暂时值得怀疑，有待进一步验证改进！整个电路板的设计制作均由本人独立完成，电路板采用手工单面板制作工艺，主控芯片ATmega16（本人比较擅长和喜欢使用AVR芯片）。废话不多说了，直接上系统实际测试运行图片。
[url=http://upload.semidata.info/article/image/2013/03/19/51480ec5dee18.jpg]
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这张是系统整体照，还没有上电的情形，手机拍的效果一般。系统总共设4个功能控制按键，分别是液晶显示/串口传输切换按键，该按键实现数据在液晶屏上显示和经过串口上传至PC上位机的切换；自校准按键，由于没有制作用于校准的电压源，所以该按键的功能暂时没有启用；液晶开关按键，顾名思义就是实现液晶屏显示的开与关；高速/低速切换按键，实现测量速度的切换，低速测量时，大约6次/s，高速测量时约2K次/s。使用的ADC芯片是凌特公司生产的高精度ADC芯片LTC2440，该表被广泛用于5位半的万用表中，但是该芯片的手册中明确指出可以用于6位半的万用表设计中，基准源使用的是
M
axim
公司的
MAX6175
高精度电压基准（maxim公司提供的免费样片，再此表示感谢！），精度和噪声性能都比较优异。
[url=http://upload.semidata.info/article/image/2013/03/19/51480ec5ed641.jpg]
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这张是新旧表头对比照，之前曾经做过一板简单的，性能也很优异，但是只能液晶屏显示，实用性很低于是就有了重新设计第2版的想法。想到了就要做，说动手就动手，花了大约一星期把第二版做出来了，并用
LabVIEW
设计了一个上位机软件，可用性和可操作性大大提升。图中测试使用一节三洋爱乐普镍氢充电电池，实测发现只有最后一位数字在跳动，说明本表头的稳定性特别好，同时也说明小日本的充电电池放电性能特别稳定。
[url=http://upload.semidata.info/article/image/2013/03/19/51480ec61fa97.jpg]
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这张是液晶屏背光打开的测量工作照，手机拍照效果一般，凑合着看吧！
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这张是板子背部照，纯手工打造感光法制作，焊接的松香残渣由于没有洗板水就没有洗了，不影响性能。至于为何有飞线后面会有说明的，稍安勿躁。
[url=http://upload.semidata.info/article/image/2013/03/19/51480edf4714a.jpg]
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这张是将测量数据上传至计算机上的，软件界面一看就知道是LabVIEW开发的，不多解释。从LabVIEW上的值也可以看出测量结果很稳定、准确。图中显示的是再告诉测量档位的测量波形，噪声还是有点大，低速档精度更高。
[url=http://upload.semidata.info/article/image/2013/03/19/51480ee9f00be.jpg]
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两 版工作对比照，从测量显示的数值可以看出略有差异，可能是因为两片ADC芯片和基准源之间有一点点工艺上的差异吧！程序和电路基本没变，排除硬件设计上的 原因，当然有待进一步核查。再次说明：由于本人实验室没有高位表对本系统进行校准，学校的高位表都放重点实验室了，外人不随便进，所以本系统的精度有待验 证和提高，至于有没有确定的6.5bit我还不确定，但是LT公司芯片手册上明显说了LTC2440能够用于6位半的数字电压表中。既然他敢说，说明设计 合理了还是能够做到的。
测试程序代码（编译环境CVAVR，简单易用，原先使用的是IAR）请见：
用
MAX6175
芯片制作的
6
位半数字表头测试程序代码
总结经验教训：系统比较简单，但是第二版在设计电路时ADC输入引脚没有接上对地的去噪电容，到指初期测试时发现测量结果偏差很大，所以后来手工焊上两个0805封装的贴片电容，遂有了上面照片显示的那样（背部看到一根明显的飞线）。
由于个人时间和水平有限，本表头暂时就做到这种程度，欢迎各位高手指点和共同参与完善之！
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