基于Maxim高精度電壓基準(zhǔn)MAX6175的6位半數(shù)字表頭設(shè)計(jì)方案

這張是系統(tǒng)整體照，還沒(méi)有上電的情形，手機(jī)拍的效果一般。系統(tǒng)總共設(shè)4個(gè)功能控制按鍵，分別是液晶顯示/串口傳輸切換按鍵，該按鍵實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在液晶屏上顯示和經(jīng)過(guò)串口上傳至PC上位機(jī)的切換;自校準(zhǔn)按鍵，由于沒(méi)有制作用于校準(zhǔn)的電壓源，所以該按鍵的功能暫時(shí)沒(méi)有啟用;液晶開關(guān)按鍵，顧名思義就是實(shí)現(xiàn)液晶屏顯示的開與關(guān);高速/低速切換按鍵，實(shí)現(xiàn)測(cè)量速度的切換，低速測(cè)量時(shí)，大約6次/s，高速測(cè)量時(shí)約2K次/s。使用的ADC芯片是凌特公司生產(chǎn)的高精度ADC芯片LTC2440，該表被廣泛用于5位半的萬(wàn)用表中，但是該芯片的手冊(cè)中明確指出可以用于6位半的萬(wàn)用表設(shè)計(jì)中，基準(zhǔn)源使用的是Maxim公司的MAX6175高精度電壓基準(zhǔn)(maxim公司提供的免費(fèi)樣片，再此表示感謝!)，精度和噪聲性能都比較優(yōu)異。

這張是新舊表頭對(duì)比照，之前曾經(jīng)做過(guò)一板簡(jiǎn)單的，性能也很優(yōu)異，但是只能液晶屏顯示，實(shí)用性很低于是就有了重新設(shè)計(jì)第2版的想法。想到了就要做，說(shuō)動(dòng)手就動(dòng)手，花了大約一星期把第二版做出來(lái)了，并用LabVIEW設(shè)計(jì)了一個(gè)上位機(jī)軟件，可用性和可操作性大大提升。圖中測(cè)試使用一節(jié)三洋愛(ài)樂(lè)普鎳氫充電電池，實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)只有最后一位數(shù)字在跳動(dòng)，說(shuō)明本表頭的穩(wěn)定性特別好，同時(shí)也說(shuō)明小日本的充電電池放電性能特別穩(wěn)定。

這張是液晶屏背光打開的測(cè)量工作照，手機(jī)拍照效果一般，湊合著看吧!

這張是板子背部照，純手工打造感光法制作，焊接的松香殘?jiān)捎跊](méi)有洗板水就沒(méi)有洗了，不影響性能。至于為何有飛線后面會(huì)有說(shuō)明的，稍安勿躁。

這張是將測(cè)量數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)上的，軟件界面一看就知道是LabVIEW開發(fā)的，不多解釋。從LabVIEW上的值也可以看出測(cè)量結(jié)果很穩(wěn)定、準(zhǔn)確。圖中顯示的是再告訴測(cè)量檔位的測(cè)量波形，噪聲還是有點(diǎn)大，低速檔精度更高。

兩 版工作對(duì)比照，從測(cè)量顯示的數(shù)值可以看出略有差異，可能是因?yàn)閮善珹DC芯片和基準(zhǔn)源之間有一點(diǎn)點(diǎn)工藝上的差異吧!程序和電路基本沒(méi)變，排除硬件設(shè)計(jì)上的 原因，當(dāng)然有待進(jìn)一步核查。再次說(shuō)明：由于本人實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有高位表對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，學(xué)校的高位表都放重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室了，外人不隨便進(jìn)，所以本系統(tǒng)的精度有待驗(yàn) 證和提高，至于有沒(méi)有確定的6.5bit我還不確定，但是LT公司芯片手冊(cè)上明顯說(shuō)了LTC2440能夠用于6位半的數(shù)字電壓表中。既然他敢說(shuō)，說(shuō)明設(shè)計(jì) 合理了還是能夠做到的。

測(cè)試程序代碼(編譯環(huán)境CVAVR，簡(jiǎn)單易用，原先使用的是IAR)請(qǐng)見(jiàn)：用MAX6175芯片制作的6位半數(shù)字表頭測(cè)試程序代碼

總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，但是第二版在設(shè)計(jì)電路時(shí)ADC輸入引腳沒(méi)有接上對(duì)地的去噪電容，到指初期測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果偏差很大，所以后來(lái)手工焊上兩個(gè)0805封裝的貼片電容，遂有了上面照片顯示的那樣(背部看到一根明顯的飛線)。

由于個(gè)人時(shí)間和水平有限，本表頭暫時(shí)就做到這種程度，歡迎各位高手指點(diǎn)和共同參與完善之!