牛人DIY高精度六位半数字万用表（图文）

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　　设计原理：

　　（更详细的设计基础见 DIY DMM Reference.doc ，这里只是整体大略介绍下）

　　电源系统：

　　电池供电，首先经过有Q71构成的反接保护电路，之后分为两路，一路经HT7130稳压到3.0V供MCU，另一受Q72的控制作为外设的电源，它连接至两个由LT1372(＄3.7000)构成的Boost

　　升压器，分别升至15V（供欧姆电流源和OLED偏压）和5V（供模拟部分）

　　这里采用HT7130主要是考虑到其且具有极低的静态功耗，特别适合为待机的MCU供电。

　　DCDC变换器采用LT1372是因为其低成本，且该器件具有NFB功能，可以方便的构成Cuk 拓扑结构，组成负电压输出的开关调节器（新版要用到+-15V），虽然由于静态功耗较大，在小电流输出下效率较低，但总体上还是不错的。

　　MCU 系统：

　　MCU 采用STM32F103R6T6(＄2.2680) （其实101系列就行，但是市面上没有零售）靠内部的RC振荡器工作在20MHz的频率上（更快没实际意义，且更费电），后备电池使用0.22F的超级电容，（为了兼容性，又做了个100uF钽电容的焊盘）RTC晶振使用MC-306(＄0.4185) 6pF 32.768K，注意要接入200K的R66否则容易振坏。

　　MCU使用5线SWD端口进行Flash烧写和调试。

　　PA0构成软件电源开关，可以从待机模式唤醒MCU。

　　OLED使用串行模式，4X3矩阵键盘，SD卡采用SPI模式。

　　其他端口用来控制模拟板。

　　输入选择：

　　先看电压-电阻部分

　　继电器K1选择将HI输入端子直接接入模拟开关或者进行分压。

　　继电器K2选择将欧姆电流源注入HI或者LOW。

　　上面的两个继电器都使用磁保持型的，避免长期通电发热导致热电势误差。

　　HS，LS，以及HI的输入通过R01-R06以及R17-R1A D17-D16 组成的保护电路被限制在+-2.0V，然后加上从 9串：11并的1.1M分压阵列99：1分压后的电压一起进入8选一模拟开关。

　　电流部分先经过500mA熔断器-全桥的保护电路，经过继电器选择接入100R 10R 或1R的分流电阻，其上的压降取出后也被送入模拟开关，U01A构成的跟随器将提升二极管桥中点的电位至电流输入端子电位，从而减小了他们的漏电流。

　　U01B为测量系统提供中点参考电位（也就是LOW端子的电位）。

　　这里需要提下的是分压电阻采用了50ppm的晶圆电阻构成阵列，下面PCB敷铜均温，从实际效果看还是非常不错的。

　　U01由于要求不高所以采用了低成本的MCP6002(＄0.2500)。

　　模拟开关原计划用MAX328(＄0.6487)的，但由于货源原因，用ADG508(＄3.0960)代替了。

　　程控放大：

　　这里采用了AD8629(＄1.8120)作为主放大器，该器件为低噪声斩波稳零放大器，U20A根据U27选择的反馈信号配置成X1或X10放大器，U20B是一个驱动驱动容性负载的缓冲器，用以驱动ADC。

　　同样的这里的分压电阻采用了3串：3并构成的9:1分压器，由于要求不高模拟开关采用了采用了高速CMOS的74HC4053(＄0.0944)

　　Ref and ADC：

　　U44是2.5V精密带隙基准，采用ADR421B(＄5.4960)他能稳定地驱动1uF的容性负载，最大3ppm/C的温度系数，1.5uV pp 0.1~10Hz 噪声

　　U43采用24Bit低噪声ΣΔ ADC LTC2440(＄6.2000) 可提供接近21Bits的有效位。

　　U41为低噪声LDO调节器LP2985(＄0.1875)，为模拟部分提供5V电源。

　　欧姆电流源：

　　U31为低偏置电流精密运放AD706(＄1.9285)，其中U31A和Q31起到参考电压缩放-转移的作用，将2.5V的基准转换成比标准电阻（RJ31~RJ34）公共端低1V输入到U31B的正，模拟开关用于选择4个标准电阻（开尔文接法），Q32是PJFET受U31B控制保持标准电阻两端的电压为1V，Q33~Q35 与 D31 组成保护电路（Q34，Q35实际为高反压PNP管2N6520(＄0.0261)，Q33为低漏电流N-JFET PN1117A）。

　　DZ1与R30构成降压电路使得U31B的输出能足够的正使Q32截止。

　　外观介绍：

　　最上方的是OLED显示屏，蓝绿色128X32点阵，亮度比较高，在室外强光下也可以看清楚，整体感觉比较像VFD，

　　下面是3行4列的键盘阵列，在测量模式下他们的意义如下

　　（在帮助模式下显示的提示，按下对应位置的按键就会有更详细的英文说明）

　　VLT OHM AMP TMP

　　UP AR NUL NEW

　　LOW DF ZRO STR

　　VLT 电压测量。

　　OHM 电阻测量，如果已经是电阻测量模式了再次按下，就是在4线和2线制之间来回切换。

　　AMP 电流测量。

　　TMP 温度测量。

　　UP 切换到更高的量程，同时关闭自动量程切换。

　　AR 切换是否开启自动量程转换。

NUL 捕捉当前值作为