ADMX3652-便攜六位半電壓表性能測試

最近ADI悄咪咪的發布了一個測量的硬件，居然是一個六位半的便攜儀器，太帥了?？上]有開源，也不知道日后會不會開源。

六位半精度意味著測量值可顯示的第一位數字僅限于正負號和0/1，稱之為?位，而其它位數則可顯示0～9，稱之為一位。

因此，六位半數字電壓測量模塊的顯示數值范圍在-1999999至1999999之間，若需測量極小電壓值，只需將電壓測量模塊調至低電壓檔位，以六位半的精度通常能測到100nV級別的電壓信號。

其實六位半的表倒也不是難做的不行，個人DIY的有個問題那就是，長時穩定性不好，就是隨著越用越久以及溫度的變換，會導致測量的誤差越來越大，而這些商用的是可以保證一個長時穩定性的。

還有一個問題就是高精度的電壓基準，和電流源，就是源表的作用。

總結有：低噪聲、小信號放大、長期穩定性，還是高精度電壓基準、低溫漂特性，以及良好的上位機。

需要對引腳電子（PE）生成激勵待測物的信號并獲得其反饋，因此需要提供精確的電壓信號源；而精密測量單元（PMU）則驅動電流流入器件以測量電壓，或施加電壓以測量由此產生的電流，其生成的電壓精度也是評價該測試設備性能的一個重要方面。

這個是ADI官方給的一個漂移，可以看到數據很好，分辨率是nV級別

ADI整的狠活

接觸點都是鍍金的

安裝在測量的基座上面

還是倆路測量

體積小，只有普通名片大小，具有DMM中的電壓測量模式，采用20V、2V和0.2V三檔設置，提供1KSPS的數據速率和準確測量，通過UART接口控制，支持SCPI協議。前端采用帶過壓保護的高阻抗輸入，能更好的保護電壓測量模塊，遇到輸入電壓超出測量范圍的情況，如輸入電壓為30V，DVM雖然無法正常測得準確的電壓值，但也不會損壞燒毀DVM。 這些都是宣傳，下面看看有沒有可能發現各種設計的蛛絲馬跡。

我只找到了這張圖，可以看到系統分為三部分：前端的小信號放大，接著是高精度的ADC采集（24bit），還有就是要給ADC一個穩定的基準源，其次就是以一個MCU做中轉，這里的溫度傳感器就是要做溫漂的校準計算。

這里感謝zub的GPT，算了需要的ADC位數，最低

這里是基準源需要考慮的一些東西： 基準源的穩定性：基準電壓的穩定性直接影響到ADC的輸出。任何基準電壓的波動都會直接轉化為測量誤差。因此，對于高精度應用，需要選擇高穩定性的基準電壓源，如低溫漂和低噪聲的基準電壓源。

基準源的精度：基準源需要有很高的精度，因為這將直接影響到整個系統的測量精度?；鶞试吹木葢撆cADC的分辨率相匹配。對于20位ADC，即使是非常小的基準電壓偏差也會在ADC的輸出中放大。

溫度系數：理想的基準源應該具有低溫度系數，這意味著基準電壓隨溫度變化的程度很小。溫度變化引起的電壓變化會影響測量精度，特別是在溫度波動較大的環境中。

長期穩定性：基準源應該具有良好的長期穩定性，確保隨時間的推移變化很小，這對于長期運行的測量系統尤為重要。

噪聲水平：基準源的噪聲水平也應該非常低，以避免引入額外的測量誤差。

ADMX3652還支持自動零點校準（Auto Zero）、工頻周期濾波（NPLC）和滿量程校正功能，并具備輸入端的過壓保護，能夠在0至45°C的環境條件下正常工作，便于系統集成或適應客戶定制的測量系統。

小人不才，看看如何設計這些功能:

自動零點校準（Auto Zero）

自動零點校準是一種技術，用于消除ADC和系統中的偏移誤差。在硬件設計中，這通常通過在ADC的輸入端短路（連接到地或零電壓參考點），然后進行一次測量實現。測得的值被用作偏移誤差，之后的所有測量都會減去這個值以校正偏移。

電路設計：

切換電路：設計一個切換電路，使得在校準模式下，ADC的輸入能夠從測量信號切換到地（或低參考電壓）。這通常通過模擬開關或多路復用器實現。

控制邏輯：需要一個控制邏輯（可以是微控制器或FPGA）來觸發自動零點校準過程。這個邏輯會在特定時刻或根據特定條件（如啟動時、定時基礎上、或用戶請求）切換到零點校準模式。

存儲校準值：校準值（即在零點校準模式下ADC的輸出）需要存儲在非易失性存儲器中，以便在正常測量模式下使用這些值進行校正。

也就是說，在沒有任何測量之前，進行一次校準，就是短接校準。

工頻周期濾波（NPLC）

NPLC代表“Number of Power Line Cycles”。這是一種濾波技術，通過整數倍的電源線周期進行信號采集，以提高測量的穩定性和減少噪聲。例如，在50 Hz的電源線頻率下，1 PLC就是20毫秒。在硬件設計中，這通常通過同步ADC的采樣窗口與電源線周期來實現，確保每次采樣都在相同的電源線周期階段進行，從而減少電源線噪聲的影響。

同步電路：設計一種機制來檢測工頻電源的周期（例如通過監測電源線或使用專門的頻率檢測電路）。

控制邏輯：控制ADC的采樣時間，確保采樣在一個或多個完整的工頻周期內進行。這可以通過編程ADC的采樣率或使用定時器來與電源線周期同步。

積分/平均電路：在一個或多個工頻周期內對信號進行積分或平均，以減少周期性噪聲的影響。這可以在ADC內部實現，或者在數字域通過軟件實現。

具體的就是轉空子測量，不完整測量。

滿量程校正

滿量程校正是指調整ADC的增益，使得ADC的輸出能夠完全匹配其最大輸入電壓范圍。在硬件設計中，這可以通過在最大輸入電壓下對ADC進行采樣，然后調整增益，直到ADC的輸出匹配其最大可能輸出值（例如，對于一個n位ADC，最大輸出值是2^n - 12n?1）。這有助于確保ADC在整個輸入范圍內提供最佳的精度和線性度。

實現：

高精度基準電壓源：提供一個高精度的基準電壓，用于校準過程。這個基準電壓應該接近或等于ADC的最大輸入電壓。

切換電路：設計切換電路以便于在校準模式下將基準電壓源接入ADC輸入。

控制邏輯：通過控制邏輯在滿量程校正模式下捕獲ADC的輸出，并計算需要的增益或偏移調整。

調整機制：根據滿量程校正結果調整ADC的增益或偏移，這可能涉及到數字校準參數的調整或模擬增益元件的調整。

儀表儀器設計挺難的。。

審核編輯：劉清