自制低成本电压、电流、电阻三用基准源

gmliwei

电流源参照一乐论坛3AG1老师的帖子：4档恒流源电路
      找思路、定方案、画草图、焊接实验板，费时4天终于将电压、电流、电阻基准源做出来了（其实照我的初衷，这才做了一半）。
电压基准就使用了一颗AD586LR（电压4.9975-5.0025 5PPM/℃），然后使用了4个OP177GS，一个将5V电压放大到10V，一个将5V分压得到1V（使用了4个0.1% 15K的电阻分压），然后再进一步用6只0.1% 15K的电阻分压得到0.1V电压；也就是说电压部分有4种电压输出：10V 5V 1V 0.1V；
      电流源部分参照上面所述的帖子里的电路，我是分了7档：1A 100mA 10mA 1mA 100uA 10uA 1uA 使用0.1V电压做基准电压，使用了六只0.1%的电阻100K 10K 1K 100R 10R 1R ，还有一只1%的0.1欧姆电阻（这个用了一个1W的），之所以选择0.1V而没有像3AG1老师那样直接使用基准芯片输出的+5V电压，是因为我觉得那样做的话，较大电流的电阻已经满功率工作，会因为温升导致电流偏移。
      按我的思路，最终应该实现的功能是：使用单片机进行档位的切换，使用1602或者12864液晶显示数据，其实这一点很容易实现了，我板子上已经留好接口；更关键的是我想做恒温控制，比如我们这里现在比较冷，我实验室的温度大概是10度左右，那么我想另用一组电源给板子加热，利用单片机做温控，将温度控制在25度左右，这个还没有实验，所以这里不好说。
      下面照着图片再做些解释吧：
       这是电源部分，使用单锂电升压到16V（如果测量电阻需要更高电压的话可以升压到20V以上26V以下），然后分三路，一路用LM317降压到12V左右（实测11.7V）给AD586 OP07供电，第二路使用DC-DC降压到5V给单片机供电，第三路DC-DC降压到1V左右，作为1A电流源的电源（这样可以有效降低电池端的电流消耗）LM317输出端还并接了一个16V10uF的钽电容；

这是电源部分的背面，由于大部分元件在另外的板子上，所以背面比较简洁，5V 1V两个输出部分分别并接了一个6.3V330uF的贴片钽电容；

这是主板，右上角是AD586LR，电源端使用了LC滤波，引脚处还焊接了一个16V10uF的钽电容，AD586下方的OP07是输出10V的放大器，是两倍的同相放大器，使用了两只0.1% 15K的电阻，AD586左边，位置在中间的是分压到1V的部分，4只电阻两串两并后得到1V电压，使用OP177跟随缓冲输出，OP177下方是10K 15K的两只电阻，本来是想用3296可变电阻调零点的，但是后来想了一下，买到的3296质量一般，还不如不用，这一级就用了两个电阻代替，后面的干脆没用，反正输出的电压还要用高位表校准的。这一级输出的1V电压再经过6只电阻三串三并分压得到0.1V电压，最左边上边的OP177就是0.1V的跟随缓冲，左边中间的就是恒流部分了，电路参考3AG1老师的电路，不过我这里加了7只MOS管代替拨动开关，使用一片74HC4051控制7个MOS的通断，另外一个4051则分别将处于接通状态的电阻接到OP177的in-，做反馈；最右下角是AIC1660负电压发生器，使用了两只普通电解。

这是主板的背面，七个小MOS管是SI2302,1A那路是AO3404，D接到一起后接75N02的S，S分别接7个电阻，G先使用120K电阻连接到地（很重要），然后分别接4051的7个输出端（0空着没用），主恒流管是从旧主板上拆的75N02，效果不错。

今天由于时间关系，只做了一些测试（开始测试的时候使用的是30V5A稳压恒流电源调节到4V左右替代锂电池的，结果测试10uA 1uA的时候发现会跳，比如1uA，会在0.95-1.04uA之间来回变动，搞得我以为电路有问题，后来换上锂电池，显示很稳定），没来得及拍照片；明天我把电压、电流、电阻各档的测试情况分别拍照上传，另外，先用我的ARDUINO板做主控实验下完整效果。

看世界的我

基准还是用电池稳定，还得做个外壳把电路装起来

Maitreya

当心升压和DC-DC部分的干扰，低通要做好。
索性用变压器好了。

jjj5566

感谢分享，把原理图分享一下，呵呵

washu

使用单片机进行档位的切换，使用1602或者12864液晶显示数据，其实这一点很容易实现了，我板子上已经留好接口；更关键的是我想做恒温控制，比如我们这里现在比较冷，我实验室的温度大概是10度左右，那么我想另用一组电源给板子加热，利用单片机做温控，将温度控制在25度左右

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1、如果是用单片机介入，不如不要用那些乱七八糟的模拟电路，而直接用一个 DAC，可以实现所有电压、电流和电阻的输出

2、都有单片机了，还恒个球的温   不会用单片机测温然后补偿吗？


btw. 不过我的设计中没有开启单片机测温后补偿，当然软件中有这个算法，但没有启用，因为目前看来不用也很好


我的单片机介入的 7 位分辨率任意电压源，设计目标 25ppm/y、5ppm TC，实际上 TC <1ppm

OLED 12864 显示，比较高级唷





在此基础上设计的任意电流源






当然还有电阻源！！！

puff

washu 发表于 2015-12-30 22:41
使用单片机进行档位的切换，使用1602或者12864液晶显示数据，其实这一点很容易实现了，我板子上已经留好接口 ...

你还让不让人愉快的玩耍了

Maitreya

puff 发表于 2015-12-30 23:19
你还让不让人愉快的玩耍了

就是就是。。

加糖的咖啡

puff 发表于 2015-12-30 23:19
你还让不让人愉快的玩耍了

在这个坛子里，washu属于金字塔顶端的，我们有精度的问题，都可以找他把关。姑且作为矿坛的计量局 剩下的大家可以随意玩耍

Maitreya

加糖的咖啡 发表于 2015-12-31 07:35
在这个坛子里，washu属于金字塔顶端的，我们有精度的问题，都可以找他把关。姑且作为矿坛的计量局 剩 ...

      在发高烧的隔壁坛，washu也属于顶端的。诚然那边高端设备价值几万几十万的有好几个，不过像washu这样模数皆通，会动脑会动手能编程还能最优化整合资源的，也没几个。

北极兵

washu 发表于 2015-12-30 22:41
使用单片机进行档位的切换，使用1602或者12864液晶显示数据，其实这一点很容易实现了，我板子上已经留好接口 ...

washu大神，新年到了，把以上神器给坛友们人手一套做福利，免去坛里好多口水贴

gmliwei

估计我整个做出来的价格也比不了一颗DAC。

ansamdavid

太有创意了，赞一个。之前做BCT时用过电压基准，现在基本不碰了！

鞍山老于

washu 发表于 2015-12-30 22:41
使用单片机进行档位的切换，使用1602或者12864液晶显示数据，其实这一点很容易实现了，我板子上已经留好接口 ...

大师的东西好是好.不过和我们的水平距离有点远.

mzspring

这个做完后，还是得用高位表去校准，标称上值，这一点就让很多人麻烦