供电电路

扩展pin这里，除了+5V外部供电输入端口之外，还有若干个可复用的IO端口，PB8和PB9可以用作UART和IIC（同时恰好也是LED的驱动引脚 这样通信的时候LED就会闪 哈哈哈）；

然后PB15、PB14、PB10、PB12构成一组SPI（外扩展）；

还有一个PA6是一个单独的ADC通道；

可调电源电路

可调电源由TLV7590低压差线性稳压器配合一个数字电位器构成，这样就可以用过调节数字电位器的阻值来动态调节输出的电压。

电压测量电路

使用220K和10K的分压比对0~30V量程的输入电压（+V）进行测量，通过软件判断电压小于3V时切换0~3V量程进行测量。

电压输入端口与 VP 供电端口共用一组排针。

电压基准电路

使用TL431用作电压采样的校准，同样可以配合数字电位器控制输出的电压值（2.5V~3.8V 实测），这里主要是学习用途。

低侧电流采样电路

低侧电流采样指的是电源先流经被测系统然后再流入采样电阻，这里我们增加了一个三极管控制电路（因此计算电流时需要考虑到该开关管上的压降，如果影响较大，可以自行该电路将其短接）；

下面是低侧电流采样的输入端口（L-与GND直接相连）：

高侧电流采样电路

与低侧测量相比，高侧电流测量主要有两个关键优势：

• 具备检测到负载内部对地的短路，因为短路电流会流经采样电阻（低侧采样则不会）
• 不会受流经地平面的高电流产生的差分电压影响（通常来自地平面的干扰较大）

但同时高侧电流测量也有一个局限，它要求电流检测放大器具有高共模抑制（我也不太讲的清，只能自己查资料理解一部分），这里用的是AD8237。

采样电阻，考虑到使用场景中存在小电流采样的需求（mA、uA电流测量），因此设计了档位切换，由软件控制并联电阻通断来实现采样电阻的阻值切换，进而实现测量精度和量程的切换。

最后是结合高侧电流测量和可调电源组成的一个模式切换电路（开关电路）

其中HI+和HI-是测量输入端口，如果是电流表模式，则HI+与电源相连，HI-与负载相连；如果是电源模式，则HI-和GND分别与负载的电源和GND相连；

右侧的开关电路是三个用作开关的MOSFET，实际使用中都需要其内阻（理论上均在10m欧左右）对测量结果的影响。

按键和LED电路

比较基础，挑了立创商城里相对最具性价比的贴片封装（焊接时好容易烫化掉 哈哈哈）；

PCB 设计

严格控制了板子的体积，大部分器件选用的是贴片，只有小部分接口和数码管是插件，与参考设计相比比较的小巧精致。

这里放两张渲染图浅看一下吧。

针对与参考设计之间的关键异同点进行说明：

1、保留了原项目中的电压测量电路，去除了用于外接电压电流表进行验证和学习的香蕉头端口；

2、保留了TL431电路，但是增加了数字电位器对其输出电压进行控制（使用数字电位器的原因：体积考量和学习目的）；

3、保留了原项目中的低测电流采样电路，但是增加了MOS管开关便于测量模式的切换；

4、保留了数码管显示，但是增加了数码管驱动芯片（原因：MCU管脚不够用了）；

5、增加了高测电流采样电路，由三颗不同量级阻值的测量电阻并联和两个低导通内阻的MOS管开关构成，档位切换由软件实现（有软件基础），此外还用到了一颗AD8237仪表放大器（精度够用且相对便宜 低偏置电流 200K带宽）；

6、增加了板载LDO可调电源（0~5V）,用于给被测电路供电，这在测量不同开发板的功耗时作用很大；

7、增加了扩展PIN端口，留出了一组SPI、一组I2C和一组UART用于扩展更多的外设（比如温度传感器或者与上位机通讯）；

8、设计了一个3D打印外壳（第一次搞外壳，还挺有意思哈哈哈）；

PS：PCB使用了四层板，中间层没有使用常规的GND和电源，而是在靠近高测电流采集电路（底层）的一层设置成GND，另一层走了少量信号线，保留了顶层底层的单独电源走线，将GND设置在靠近底层的原因是想对精度要求更高的高测电流采集做一定的屏蔽（不知道这么理解对不对），另外想通过实践挖掘一下中间层走信号线会引发的问题和产生的影响（学习目的）；