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发表于 2011-9-29 17:00:41
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LTC2400六位表头设计安装调试
那个HEX的菜单：
该电路制作之后，已连续上机测试6天，稳定性良好。于是，今天把非线性改正程序及菜单功能全部加进去，使之变成完整的表头。
1、LTC2400的电源采用5V独立供电。数据手册给的测试电路，电源与基准共用，我上机实测效果不好。共电源方案，造成自检值偏小数百个字。共电源时，滤波电容越大，自检值越大，使用0.4uF比0.3uF，会增加100字左右，但还是很难达到5000,000字。当电路对电容敏感，电路稳定性稍差。所以本电路采用78L05对LTC2400独立供电，自检值接近5000,000字。所谓“自检”指的是将表笔输入端接到LTC2400的Vref端。
2、78L05接了一个1.5k的负载，其作用是：当LTC2400输入电压过高，输入电流通过内部的输入限幅二极管倒灌进78L05，会靠成LTC2400供电电压抬升。接了1.5k负载，以防输入电压抬升过多。
3、OP07运放输出加了一个2k限流的电阻，防止对LTC2400输入过强电流、电压。
4、缓冲设计：LTC2400的Vin端输入阻抗很低，而且是非线性的，这是内部开关电容造成的。当输入信号为0V时Vin会有平均电流输出，约0.5uA至1uA，当输入为2.5Vref时，平均电流最小，当输入为等于Vref时Vin会有0.5uA至1uA平均电流流入。这种非稳恒的平均电流，在外部输入电阻上形成压降，会造成严重非线性的误差。为此，本电路采用OP07进行缓冲放大，得到低频段极低输出电阻，驱动LTC2400，消除输入非线性。OP07的输出脚，会有较大的噪声，这是LTC2400内部开关电容造成输入电流噪声，在OP07负反馈下，输入电压是保持不变的，但噪声电流流过限流电阻，形成噪声压降。
这是因为LTC2400的信号输入脚的开关信号送入OP07负输入脚，被OP07放大造成的。如果希望消除这种噪声，须再加一级滤波器隔离。
5、LTC2400的信号输入端的0.22u电容的作用：LTC2400内部开关电容，会在输入端形成脉冲电压、电流，频率很高。加入这个电容后，输入端的脉冲电压基本消失，确保内部输入电容得到快速充电，提高AD的稳定性。由于OP07在高频段，输出电阻很大，因此加入了这个0.22u滤波电容后，在全频段内，得到了低阻抗缓冲输出，缓冲器的增益几乎为1，不易受其它不确定因素影响。该电容还可以减小高频干扰。
6、与LTC2400连接的电容，使用CBB，有的使用独石，以得到稳定的容量、较低的噪声。试验过程中，曾更换为耐高温的高容量的电脑主板上用的贴片电容，噪声非常大，AD转换非常不稳定，这种电容的温漂非常巨大，决不可用于这个AD转换电路。
7、7905输出接了一个2k的电阻：op07的工作电流很小，7905不能正常工作，所以接了一个负载。如果使用79L05，估计不接上电阻也能工作。
8、调零后的自检值，应在5000,000字左右，正负误差几十字不要紧。如果小了几百字，可能是电容失效，或不能工作于高频。如果大了几百字，可能存在严重的电容噪声。由于LTC2400自身误差、电路热电势等因素影响，自检值不会正好是5000,000字。
9、菜单使用方法：
1）K1键，切换换菜单，每按一次，会在菜单0、1、2、3、4、5之间切换。
2）菜单0是默认菜单，显示已进行非线性矫正的AD转换结果。在菜单0下，按下K2键，可以分别显示三种结果：未矫正值（无小数点）、已桥正值（末位出现小数点）、已矫正且显示到第7位（倒数第二位出现小数点）
3）菜单1设置零点偏移字数；菜单2设置中点非线性误差；
4）菜单3设置满量程字数的低4位；菜单4设置满量程字数的高3位
5）菜单5，设置滤波器步长。个位和十位设置第一阶滤波器长度，百位和千位设置第二阶滤波器长度。第二阶设置为1，相当于一个一阶滤波器，第二阶设置为0，程序转为多点平均法滤波，平均个数由个位和百位设置。
如，置为310，二阶为3，一阶为10。置为10，是10点平均滑动滤波。置为11，是一阶滤波。
6）在菜单1至5中，K2是光标移动键，K3是保存键，K4是更改键。光标移动到第6位，更改正负号。第7位显示菜单号。
10、零点偏移的测量：将表笔短路得到的读数V0，并把V0保存到菜单1
11、中点非线性误差的测定：
在被测基准中，有4个分压电阻。R1、R2看作下臂电阻，R3、R4看作上臂电阻。设下臂电阻的压降为V1，上臂电阻的压降为V2，总电压为Va
如果表头线性度理想，存在关系式Va = V1+V2，如果不理想，中点非线性误差为a = (V1+V2-Va)/2
测定非线性误差a时，把表头置为无矫正模式（按下K2键）。
无矫正模式，是未调零的，所以测量Va、V1、V2时，应做零点偏移改正。设零点为读数为V0，那么就有 a = (V1+V2+V0-Va)/2。将夹子接在“0分压”与“2分压”得到V1，将夹子接在“2分压”与“4分压”得到V2，将夹子接在“0分压”与“4分压”得到Va。
由于OP07的输入电流不可忽略，所以也须改正。OP07的输入电流比较容易测得，分别测量“分压4”端子和“内阻测量端子”的电压，得到两个电压的差值，再把差值除以100，就得到了OP07的输入电流，单位是nA。若测得的输入电流是I纳安，那么所需的改正值是Vr = (1.5+1-0.5)*I = 2I，比如，测得I=3.5nA，那么Vr = 2*3.5 = 7
最后，a = (V1+V2-Va+V0+Vr)/2，然后把a值保存到菜单2即可。
如果觉得OP07输入阻抗低，可以试试OP177
12、关于最后一字的跳动
在使用软件进行滤波之前，最后一字跳得利害。跳动最大范围大约是7字左右，主要跳动范围约3至5字。因此，如果两次转换结果平均，跳动范围可减小到5字左右，主要跳动范围约2至4字。如果5次平均，最大跳动范围约3字，主要跳动范围约1至2字。8次平均，会降到1至2字。当然，“跳动范围”指的是数秒以内的跳动。10至20秒或更长时间的跳动范围，还要加1字。估计这是半导体器件的极低频噪声造成的。总的说，在一阶滤波器中，参数设置为8，短期只会观察到1至2字的跳动，即±1字的跳动。如果明显超过±1字（相对于偶然超过而言）的跳动，有可能是干扰或元件质量问题。
通过更改菜单5中的滤波参数，改变平均的次数。
13、测试注意事项
1）预热20分钟，测量期间，尽量减小空气流动或电路板移动，以免造成温度不稳定。OP07需要较长时间预热才会稳定下来。
2）夹子不能用手切换，而应使用镊子操作。5个排针及2个夹子全应等温度才行。否则会产生几个uV的热电势，影响测量精度。
3）在菜单设置了零点偏移参数，可以大大减小偏移，读取电压时，通常无需减去零点值。如果要求测量特别精确，最好将表笔短路，测出零点偏移量，然后在测量结果中减去该偏移值。 |
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IP卡
狗仔卡
发表于 2011-8-18 10:06:58
显身卡
发表于 2011-10-2 10:37:45
很强大，我按电路做的，程序用的21楼的编译好的，可就是串口没法用，没法和电脑连接上传数据，发送指令a0e和a1e了，没反应