DIY制作五位半电压表图文讲解和电路图

本项目原本设计的是一个毫欧表，为了测试C8051F350的24bit ADC，顺便兼容了一个电压表功能。一个直流电压表最关键的有3个部分：模拟前端、ADC和基准电压。这里就做简短描述，详解附件的更详细的图文讲解。

五位半电压表参数特性：

• - 100mV/1000mV/10V/100V四个档位，大概有50%超量程余量
• - 五位半显示，最大150000 count
• - 支持任意值校正，通过面板按钮即可校正。精度保守一点吧，0.01% Reading+4 LSB，后面有测试图
• - Fast/Slow两档速度，Fast：10次/秒，Slow：1次/秒
• - 数据从USB UART输出，波特率115200（目前只输出，不能从上位机控制）
• - 默认5分钟自动关机，可以关闭该功能
• - 使用一节锂电池供电，支持从USB充电
• - 支持背光，可以关闭
• - 工作电流：17mA（背光关闭）；44mA（背光打开）。一节14500（5号）锂电池可以连续工作1.5～2天（背光关闭）

五位半电压表实物截图：

• 模拟前端

模拟前端肩负了几个重要任务：输入信号的衰减或者放大/低通滤波/阻抗变换/防护。

大家都知道一般来说ADC只有一个量程，台式的一般是10/20V，手持的三位半或者四位半是200mV，这个称为基本量程，也是精度最高的量程，其他的量程都要把输入信号放大或者衰减到这个量程再来测量。这个表的基本量程是1V，而且由于MCU内置了PGA，因此模拟前端仅需要考虑衰减。

• ADC

使用C8051F350内置的24bit ADC，这个在毫欧表里面已经说的比较多了。这个表再重温一下，在PGA=1，10Hz的条件下，RMS noise是2.38uV，峰峰值 noise为2.38*6.6=15.7uV，也就是1V档的1.5个LSB（五位半），大概看到两个数在跳（极端情况可能3个），在Slow模式下，把10个读数平均，提升log(10)/log(4)=1.66bit，2^1.66=3.16LSB，因此在Slow模式基本上不会跳数了（当然，由于舍入问题导致的最后一位跳是不能避免的）。

• 基准电压

这里可以使用C8051F350的内置基准（最大15ppm温度系数），或者外部基准可以用REF5025（工业级：2.5ppm（典型）/3ppm（最大）温度系数；商业级：3/8ppm）或者MAX6192（A级：2/5ppm；B级：4/10ppm；C级8/25ppm）。

使用内置和外置基准的frimware是不一样的，不能搞错。