前段时间，项目需要，做了一个1ua~100ma的电流，0v~12v电压检测项目。在网上找到了一个不错的资料。5位半开源设计万用表硬件。
采用TI的24位ADC。
万用表输入电路部分：
1、继电器切换电压输入高量程或者2V基本量程，高压分压比最高1/1000
2、用继电器来选择电阻测量或是电压测量，继电器最好选择小体积的双线圈磁保持继电器。
3、对于电流测量，可以采用阻值更小的检流电阻，配合零漂移运放。
4、COMM是虚地，来自2.5V基准缓冲后输出或者采用+5V分压取得。
5、分压电阻预留了CADDOCK 1776-C481精密陶瓷薄膜排阻的位置，也可以使用分立低温漂精密电阻代替。
6、采用SOP8双运放，需要是RRIO精密低Ib并且低噪声品种，甚至零漂移的，如AD8629等
7、采用虚地单电源结构后，大大简化了电路。
8、放电管漏电极小，压敏电阻MOV漏电稍大。
9、分压量程切换模拟开关需采用+5V，低Ron，低泄漏的品种
10、电压基本量程平时输入电阻10M欧，当测电阻时10M欧电阻断开，成高阻态
模数转换及基准电路
1、采用了LTC6655-2.5，可直接驱动100uF的大电容，省去了基准缓冲，简化了电路
2、COMM电位缓冲驱动采用可驱动容性负载的结构，为减小体积采用了SOT23-5运放，通用运放即可
3、增加TVS管用来保护电路，防止意外
4、ADC差分输入的滤波电容最好采用薄膜PPS电容，或者用C0G陶瓷贴片电容(注意陶瓷电容有压电效应)
5、模拟供电采用12V输入供欧姆恒流源，二次稳压5V后提供运放及ADC
6、数字电路供电3.3V采用独立的D5V供电稳压后获得，基于性能考虑数字、模拟要独立的供电
7、注意ADC 基准输入电容，精心选择低ESR的品种，POSCAP聚合物钽电容、普通钽电容、X7R陶瓷电容。。。
8、模拟和数字地直接在ADC芯片下方铜箔直接连接，但是布局上严格区分模拟和数字电路，并且地平面做分隔
万用表电阻测量恒流源
1、采用双4位模拟开关，用开尔文方式来选择电流源，模拟开关需低泄漏品种
2、由于电流非常小，最低仅1uA因此要注意PCB漏电、多用等电位方式
3、4个量程电阻采用低温漂的MELF晶圆电阻
4、5+2电阻采用同规格的低温漂MELF晶圆电阻。
万用表外围电路
1、电感采用1812 SMD贴片电阻封装，可以适用SWPA
3015 / 4030 / 5040 型功率电感
2、电容可采用22uF的1206 X7R + 0.1uF 0603 陶瓷电容
3、共模电感可选
1、由于高精度ADC电路对模拟供电干扰非常敏感，DCDC的纹波噪音高达200mVpp，故采用DCDC方案需要加强滤波，滤波需采用一串不同容量的电容并联。
2、不确定采用DCDC方式对精密模拟电路所造成的性能损失，故增加了预留了+15V线性供电插座焊盘
3、电路设计采用共模电感加强滤波切断来自DCDC的共模干扰，可视实际情况是否焊接
4、DCDC将5V变换成15V后，先稳压至12V供恒流源，再二次稳压得到5V，供其他模拟电路
5、模拟电源消耗电流不超过40mA，考虑到模拟和数字电路的布局优化，将模拟电源供电入口安置在PCB右侧中间
6、+5VA电源是从+12V稳压而来，因此要考虑到耗散功率500mW左右，需将产生的热量对ADC和基准影响也考虑进去
7、DCDC输出纹波噪声高达200mVpp，且处于数百KHZ高频，此时ADC、运放及LDO的PSRR是极差的，会造成ADC读数严重跳动，故采用LC+LC滤波方式
8、+12V供电采用一级LT1763 LDO稳压
9、+5V供电采用二级并联稳压，由于电流小并且稳定，故采用TL431精密并联基准稳压，计算好TL431输入串联电阻，使其能满足供电电流并消耗主要功率。
关于与主控板的接口
万用表电路类似PMOD标准TYPE2 规范
采用12PIN 2.54mm间距的插座通过排线与控制板连接
12PIN 接口定义如下：
1 : SS 2 : INT
3 : MOSI 4 : NC
5 : MISO 6 : IO7
7 : SCK 8 : NC
9 : GND 10: GND
11: 5V 12: 5V
其中 SS / INT / IO7这3个引脚均可以采用STM32的普通GPIO
电路输出为3.3V CMOS电平，可承受5V
原理图51hei下载地址（pdf格式的清晰电路图）：
5位半万用表.zip(8.4 MB, 下载次数: 923)
采用TI的24位ADC。
万用表输入电路部分：
1、继电器切换电压输入高量程或者2V基本量程，高压分压比最高1/1000
2、用继电器来选择电阻测量或是电压测量，继电器最好选择小体积的双线圈磁保持继电器。
3、对于电流测量，可以采用阻值更小的检流电阻，配合零漂移运放。
4、COMM是虚地，来自2.5V基准缓冲后输出或者采用+5V分压取得。
5、分压电阻预留了CADDOCK 1776-C481精密陶瓷薄膜排阻的位置，也可以使用分立低温漂精密电阻代替。
6、采用SOP8双运放，需要是RRIO精密低Ib并且低噪声品种，甚至零漂移的，如AD8629等
7、采用虚地单电源结构后，大大简化了电路。
8、放电管漏电极小，压敏电阻MOV漏电稍大。
9、分压量程切换模拟开关需采用+5V，低Ron，低泄漏的品种
10、电压基本量程平时输入电阻10M欧，当测电阻时10M欧电阻断开，成高阻态
模数转换及基准电路
1、采用了LTC6655-2.5，可直接驱动100uF的大电容，省去了基准缓冲，简化了电路
2、COMM电位缓冲驱动采用可驱动容性负载的结构，为减小体积采用了SOT23-5运放，通用运放即可
3、增加TVS管用来保护电路，防止意外
4、ADC差分输入的滤波电容最好采用薄膜PPS电容，或者用C0G陶瓷贴片电容(注意陶瓷电容有压电效应)
5、模拟供电采用12V输入供欧姆恒流源，二次稳压5V后提供运放及ADC
6、数字电路供电3.3V采用独立的D5V供电稳压后获得，基于性能考虑数字、模拟要独立的供电
7、注意ADC 基准输入电容，精心选择低ESR的品种，POSCAP聚合物钽电容、普通钽电容、X7R陶瓷电容。。。
8、模拟和数字地直接在ADC芯片下方铜箔直接连接，但是布局上严格区分模拟和数字电路，并且地平面做分隔
万用表电阻测量恒流源
1、采用双4位模拟开关，用开尔文方式来选择电流源，模拟开关需低泄漏品种
2、由于电流非常小，最低仅1uA因此要注意PCB漏电、多用等电位方式
3、4个量程电阻采用低温漂的MELF晶圆电阻
4、5+2电阻采用同规格的低温漂MELF晶圆电阻。
万用表外围电路
1、电感采用1812 SMD贴片电阻封装，可以适用SWPA
3015 / 4030 / 5040 型功率电感
2、电容可采用22uF的1206 X7R + 0.1uF 0603 陶瓷电容
3、共模电感可选
1、由于高精度ADC电路对模拟供电干扰非常敏感，DCDC的纹波噪音高达200mVpp，故采用DCDC方案需要加强滤波，滤波需采用一串不同容量的电容并联。
2、不确定采用DCDC方式对精密模拟电路所造成的性能损失，故增加了预留了+15V线性供电插座焊盘
3、电路设计采用共模电感加强滤波切断来自DCDC的共模干扰，可视实际情况是否焊接
4、DCDC将5V变换成15V后，先稳压至12V供恒流源，再二次稳压得到5V，供其他模拟电路
5、模拟电源消耗电流不超过40mA，考虑到模拟和数字电路的布局优化，将模拟电源供电入口安置在PCB右侧中间
6、+5VA电源是从+12V稳压而来，因此要考虑到耗散功率500mW左右，需将产生的热量对ADC和基准影响也考虑进去
7、DCDC输出纹波噪声高达200mVpp，且处于数百KHZ高频，此时ADC、运放及LDO的PSRR是极差的，会造成ADC读数严重跳动，故采用LC+LC滤波方式
8、+12V供电采用一级LT1763 LDO稳压
9、+5V供电采用二级并联稳压，由于电流小并且稳定，故采用TL431精密并联基准稳压，计算好TL431输入串联电阻，使其能满足供电电流并消耗主要功率。
关于与主控板的接口
万用表电路类似PMOD标准TYPE2 规范
采用12PIN 2.54mm间距的插座通过排线与控制板连接
12PIN 接口定义如下：
1 : SS 2 : INT
3 : MOSI 4 : NC
5 : MISO 6 : IO7
7 : SCK 8 : NC
9 : GND 10: GND
11: 5V 12: 5V
其中 SS / INT / IO7这3个引脚均可以采用STM32的普通GPIO
电路输出为3.3V CMOS电平，可承受5V
原理图51hei下载地址（pdf格式的清晰电路图）：
5位半万用表.zip(8.4 MB, 下载次数: 923)
评分
1
