
4位半电压电流表DEMO
简介
实际分辨率5位半(120 000计数)。只有电压电流功能,DC 正负12V输入,DC 正负2.5V输入。DC 正负200UA输入,DC 正负100MA输入。另外有一个100MA的电流源。
简介:实际分辨率5位半(120 000计数)。只有电压电流功能,DC 正负12V输入,DC 正负2.5V输入。DC 正负200UA输入,DC 正负100MA输入。另外有一个100MA的电流源。开源协议
:Public Domain
描述
性能参数:
| 测量档位 | 指标 | 校准前 | 校准后(估算) | 压控电流源 | 参数 | |
| ±2.4V | 系统温漂 | 实测4PPM | 输出范围 | 1-100mA | ||
| 绝对精度 | 实测优于0.15%满量程 | 0.03% | 输入参考电压 | 0.025-2.5V,板载固定输入2.5V端子 | ||
| 分辨率 | 120 000计数 | 绝对精度 | 未校准优于0.2% | |||
| 年稳定度 | 0.05% | 温漂 | 未测试,预计20PPM以下 | |||
| ±12V | 系统温漂 | 实测15PPM | ||||
| 绝对精度 | 实测优于0.2%满量程 | 0.03% | ||||
| 分辨率 | 120 000计数 | |||||
| 年稳定度 | 0.05% | |||||
| ±100mA | 系统温漂 | 未测试,预计20PPM以下 | ||||
| 绝对精度 | 实测优于0.2%满量程 | 0.03% | ||||
| 分辨率 | 120 000计数 | |||||
| 年稳定度 | 0.05% | |||||
| ±100uA | 系统温漂 | 未测试,预计10PPM以下 | ||||
| 绝对精度 | 实测优于0.15%满量程 | 0.03% | ||||
| 分辨率 | 120 000计数 | |||||
| 年稳定度 | 0.05% | |||||
稳定性测试视频:
专业的温漂测试要确保整体升温的均匀性再以此为计算依据,我没有大型的恒温设备。这种吹风的方式不是很严谨,由于各处吸热和散热的速率都不同,同时振动干扰和风机的电磁干扰会有一定的影响,视频情况不代表设备在类似环境温度下的真实表现,通常可能会比视频里略好些。
正面:

背面:


功耗测试:
运行模式10.5MA,关机模式4.3UA。由于是全线性降压从电池取电,续航只考虑电流。以一个5块包邮的1500MAH锂电池为例,可以连续运行140小时,待机根据电池自放电情况至少1年以上。


物料信息与成本:
附件有明细。
| 可去除器件 | 17.01 | 可去除器件指两个电压电流档的必须器件之外的部分,比如电流源,NTC,SHT40温湿度。 | ||||
| 元器件 | 42.26 | |||||
| 非立创商城元器件 | 23.44 | |||||
| 非元器件 | 30.28 | |||||
| 总价: | 112.99 | |||||
电压精度粗测图片:
测试对象:
一只REF5025IDR,0.05%精度,3PPM最大温漂。2.5V。使用138度低温锡焊接,考虑到焊接漂移实际精度最差0.08%的样子。
其中1.25V由两个同阻值的拆机S102K电阻分压生成,温漂低于1PPM。


100MA电流档和电流源测试:
由于REF5025能输出的最大电流才10MA,所以100MA档直接测量的板载的100MA压控电流源,二者都未校准。注意由于压控电流源和电流测量的仪表放大器共用了同一个电源,因此必须以IOUT接在ISENSO引脚的接线方式测量。不可以反着测,与电压档共用连接器的时候要注意颜色极性的问题。测量外部电流的时候支持正负极性。

下面是200UA档的测量图片:
其中检流电阻是432欧姆,2.5V的REF5025串接在0.01%精度的1PPM温漂电阻串上,电阻串的理论阻值是10K+2K+432欧姆=12432欧姆,2欧姆导线电阻在这里只产生0.016%的误差,因此忽略。
误差计算如下:2.5/12432=201.094微安
201.094-200.838=0.256
0.256/201.094=0.127%

小结:

关于实际表现和理论表现:


压控电流源的介绍在这里:https://www.ti.com.cn/cn/lit/pdf/slau502

仪表放大器的介绍在这里:
https://www.ti.com.cn/cn/lit/pdf/zhca850
由于本设备的主要可节省成本在仪表放大器和压控电流源的几只精密电阻上。我的建议是如果要复制这台设备,仪表放大器的电阻应该选 威世、开步睿思这两家的高稳薄膜系列,比如PTFR、TNPW开头的,我测试过K级的多个样本,一致性和温漂都非常好。确定品牌和产品系列后,去LCSC筛选大致范围的阻值,找最便宜的买,精度0.1%的就行,温漂25PPM以下就行,只看这两个系列,其它系列可能需要提高一些指标才行。



设计图
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