基于AD7175的Voltgen自校准电压源_更新V2.1

Rafier

感谢楼主！我的模拟板差不多画好了，数字版和电池供电电源还在磨蹭。

zhengrob

zhengrob 发表于 2024-4-20 16:46
以上发布的2版固件，都没有激活DS18B20，因为长时间运行发现温度会不定时的显示0.00°C的情况，等debug完再 ...

关于校准，洋洋洒洒写了几百字，外加图片视频，一提交，画面一切换，什么都没有了？

zhengrob

zhengrob 发表于 2024-4-17 11:01
简单讲一下组装调试。对于硬件，如果从画板子开始到打板焊接元器件，这绝对是一个需要耐心的大工程。建议采 ...

重写校准部分。

需要一条USB转TTL线将Voltgen板与PC相连，PL2303/CH340/CP2101/FT232方案的都行，当然FT232贵的肯定好用！

打开VoltgenROM.exe 的app(Washu的帖子里有下载链接），如下图，进入图示第1个区域选择19200波特率和正确串口号，然后点击Connect。接下来需要验证通讯是否建立，进入第4个区域将STV100000000改为STV050000000，然后点击Send，看LCD屏上SET电压是否会变成5.000000V。如果是则通讯没有问题，可以进行下边的操作。


用34401（或更高位）分别测量H16端子上基准电压输出端对地的电压值和10V基准电压对地电压值，比如7.07632和10.0563。分别将其填入第2个区域的主基准电压和DAC基准电压项内。本区域内其余项依次填入固定值1.25, 249，1000000, 0，0, 0即可，然后点击本区域内的Save按键，在下方交互栏内可以看到数据传输的进度，传输完成后可以再次点击Save也就是可以操作多次Save，以确保传输实现。然后移至第3个区域直接点击Save，这个操作是将默认的多点线性校准数据传输至STM32的RAM内，同样，也可以点击Save'多次以确保数据可靠传递。

上述操作完成后，在Voltgen_V2.1主板右下方的EPROM_SAFE的2脚插针上插入一颗短路帽，然后按KEY1按键。此时LCD屏上会显示如下内容，然后按RESET键，Voltgen会重新启动。将34401接在H16端子的Voltgen输出端和地端上，此时在34401上应该显示一个很接近10V的电压。再回到VoltgenROM界面上来，此时开始做多点电压线性校准。可以通过键盘输入或者第4区域的STVxx0000000命令，分别设置0V至10V的整数电压值，依次记录34401的实际显示数值并将其填入第3区域的输入框内。比如设置7V电压输出，34401显示值是6.999960，就在7V: 后边框内填入6.999960，依次类推。全部完成后点击第3区内的Save按键，传输有可能中断，可以多次点击Save以确保数据准确传送。



上述操作完成后， 再次按KEY1按键（此时短路帽还在）。依照LCD显示再次按RESET键，系统将重新启动，至此校准工作全部完成。

之所以定义这样的流程是因为STM32 的Flash内数据存储是按块进行的，而不是像真正EEPROM按字节或者字操作。所以只能先将校准数字写入RAM内的指定区域，然后通过KEY1按键触发写Flash块的操作，至于EPROM_SAFE2脚插针，是为了防止误操作而做的安全措施，校准完毕后将短路帽移除，此时再按KEY1键就不会触发写Flash的操作了。这个安排看起来不算优雅但是有效。

校准完以后。设置电压输出就应该有很不错的准确度了（完）：

slsdz

厉害，B翻成C.
发帖以防万一，先本地保存

zhengrob

zhengrob 发表于 2024-4-26 17:14
重写校准部分。

需要一条USB转TTL线将Voltgen板与PC相连，PL2303/CH340/CP2101/FT232方案的都行，当然 ...

本Voltgen_V2.1基本告一段落。当然后期会不定期更新固件。

开启一个新的项目，到时候开新帖：高分辨率多斜坡ADC，敬请期待！

Rafier

zhengrob 发表于 2024-4-26 18:09
本Voltgen_V2.1基本告一段落。当然后期会不定期更新固件。

开启一个新的项目，到时候开新帖：高分辨率 ...

对您的敬仰犹如滔滔江水绵绵不绝~~~~~~

ailouo

敬仰中~~~~~ 有没有现成的成品供出售的呢？

lg676041036

太厉害了，坐等大佬讲多斜ADC

wxnpc

膜拜大佬！期待出头套件

Rafier

zhengrob 发表于 2024-4-25 16:56
关于校准，洋洋洒洒写了几百字，外加图片视频，一提交，画面一切换，什么都没有了？

由于板子布局的原因，我的COG要倒过来放，老大有空时能帮忙给出一版旋转180°显示的固件吗？伪差分版。

Rafier

这是数字板。

MF35_

7175的手册提到，单端使用的时候会使INL指标劣化，不知道楼主注意到没有

其实差分输入的ADC不是不能用，在缓冲电路那里把单端电压转换成差分的就可以了，比如输入单端0~10V，转换成差分±5V，另单端输入为0时差分输出-5V，这样就能完整利用差分转换的分辨率

zhengrob

MF35_ 发表于 2024-5-19 18:20
7175的手册提到，单端使用的时候会使INL指标劣化，不知道楼主注意到没有

其实差分输入的ADC不是不能用， ...

其实使用AD7175的场合是很少见单端输入方式的，而大多数设计确实是采用差分模式的。这里采用单端就是为了适应原来的外围电路。如果采用差分输入，需要改动的地方还是不少的。如果AD7175的供电电压是5V-0V，差分输入就应该是以2.5V为中心点的+-2.5V，输入电路需要做2.5V电位提升。如果AD7175供电电压是+-2.5V，可以+-2.5V差分电压直接输入。这2种情况都是以+2.5V作为Vref。不管用哪个方案，都需要多颗精密电阻配合才能覆盖+-12.5V的范围。

目前的单端输入方式或者伪差分方式，配合现在的电路是完全可以胜任的。如果用来做6位半输出，基本不需要做多点线性校正就可以的。如果用来做更高位的输出，大概率首先成为瓶颈的可能是电阻的温飘和电压基准的噪声。

Hioki拿AD7175来做7位半电压表（DM7275/7276），毫不吝啬地给它配了个LTZ1000H，证明它能撑得起这个台面 。当然DM7275/7276也是采用了差分输入的设计。

MF35_

zhengrob 发表于 2024-5-19 21:30
其实使用AD7175的场合是很少见单端输入方式的，而大多数设计确实是采用差分模式的。这里采用单端就是为 ...

你搞错了，7175的差分电压范围是±REF，用5V的基准，每个AIN的共模输入范围是0~5V，两个AIN之间的差分电压是±5V，2.5V为中心是对共模电压来讲的，假如输入电压范围是0~12V，先用电阻分压把电压变成0~5V的范围（这个原始电路上就有），然后把这个0~5V的电压转换为两路互为反向的电压，其中一路是0~5V变化，另一路是5V~0，这样这两路电压之间的差分就是-5V~+5V。

因此只需要把原来0~5V的单buff变成两路buff即可，并不需要精密电阻，这个voltgen的精度只取决于7V基准，线性只取决于ADC的线性，其他原件的精度是无所谓的，用低温度系数的电阻，只是为了减少噪声，只要你测量7V基准和输入电压用的是同一个放大电路，那么其中误差就会相互抵消掉，这是它的设计精髓。

这个voltgen的期间选型上，唯一需要关心的是LF噪声，比如主DAC，必须用低LF噪声的（从DAC不需要，因为加权值很低），运放必须用低噪声的，甚至运放的温漂都不是非常重要（只要不太大就行，温漂太大会转为LF噪声，所有器件的温漂都会转换为LF噪声，因此虽然电阻温漂要求不高，但也不能太低）

zhengrob

MF35_ 发表于 2024-5-19 22:54
你搞错了，7175的差分电压范围是±REF，用5V的基准，每个AIN的共模输入范围是0~5V，两个AIN之间的差 ...

你说的这个是单端转换为差分再进ADC，在目前的方案中这样做意义并不明显。
现在的程序是用的伪差分工作方式。