數(shù)字電壓模塊解決方案

工業(yè)市場(chǎng)測(cè)量?jī)x器儀表基準(zhǔn)

六位半數(shù)字萬(wàn)用電表（DMM）常用作實(shí)驗(yàn)室的調(diào)試工具，經(jīng)常會(huì)有人問(wèn)什么是六位半？具體來(lái)說(shuō)就是測(cè)量值可顯示的數(shù)值第一位數(shù)，只能顯示正負(fù)和0，1，所以稱之為?位，其它位數(shù)可顯示0～9，我們稱之為一位，例如，一個(gè)六位半數(shù)字萬(wàn)用表可顯示的數(shù)值范圍為-1999999至1999999。這也是萬(wàn)用電表的測(cè)量精度，可達(dá)到檔位的小數(shù)點(diǎn)后六位，如果想測(cè)量非常小的電壓值，可將萬(wàn)用電表設(shè)置為0.2V電壓檔位，以六位半的測(cè)量精度，一般可以測(cè)到100nV級(jí)別的電壓信號(hào)。

電壓測(cè)量挑戰(zhàn)

在當(dāng)今的工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)計(jì)中，通過(guò)測(cè)量電壓來(lái)確保設(shè)備在穩(wěn)定的工況下運(yùn)行非常重要。系統(tǒng)中需要高精度電壓測(cè)量單元，同時(shí)也可將其用作校準(zhǔn)器，以確保待測(cè)點(diǎn)的電壓在正常的工作電壓范圍內(nèi)。這是自動(dòng)化生產(chǎn)測(cè)試設(shè)備中不可或缺的一環(huán)。傳統(tǒng)的DMM是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，具備高分辨率的出色性能和可靠性。隨著技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)客戶對(duì)電壓測(cè)量系統(tǒng)對(duì)電壓測(cè)量會(huì)提出一些創(chuàng)新的要求如圖1所示。

圖1. 自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)中的電壓測(cè)量要求

ADI公司的六位半數(shù)字 電壓模塊解決方案（簡(jiǎn)稱"DVM"）

根據(jù)市場(chǎng)反饋的客戶需求，ADI開(kāi)發(fā)了一款新型六位半電壓測(cè)量模塊ADMX3652，其外觀如圖2所示，主要功能特性如下：

• ADI的六位半電壓模塊僅77.7mm*46.3mm*20mm大小，與普通名片大小相當(dāng)
• 支持雙通道電壓測(cè)量，測(cè)量范圍為+/-20V，分別提供20V/2V/0.2V三檔手動(dòng)調(diào)整和自動(dòng)調(diào)整
• 低噪聲、高精度，90天準(zhǔn)確度優(yōu)于25ppm（2V擋）
• ADI的六位半數(shù)字電壓模塊支持自穩(wěn)零（Auto Zero）、工頻周期濾波（NPLC）和滿量程校正
• 單獨(dú)使用DVM時(shí)，只需提供5V/5W電源即可正常工作，并通過(guò)UART接口控制，支持SCPI協(xié)議，數(shù)據(jù)速率可高達(dá)1KSPS

輸入端提供過(guò)壓保護(hù)，可在0~45°C的環(huán)境條件下工作，便于系統(tǒng)集成或定制系統(tǒng)測(cè)量。

圖2. ADI的六位半數(shù)字電壓模塊外觀

集成系統(tǒng)中的電壓測(cè)量單元

ADI推出的六位半電壓測(cè)量模塊ADMX3652，體積小，只有普通名片大小，具有DMM中的電壓測(cè)量模式，采用20V、2V和0.2V三檔設(shè)置，提供1KSPS的數(shù)據(jù)速率和準(zhǔn)確測(cè)量，通過(guò)UART接口控制，支持SCPI協(xié)議，可輕松實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定、可靠的生產(chǎn)測(cè)試測(cè)量設(shè)計(jì)。此外，前端采用帶過(guò)壓保護(hù)的高阻抗輸入，能更好的保護(hù)電壓測(cè)量模塊，遇到輸入電壓超出測(cè)量范圍的情況，如輸入電壓為30V，DVM雖然無(wú)法正常測(cè)得準(zhǔn)確的電壓值，但也不會(huì)損壞燒毀DVM。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可以借助系統(tǒng)的MCU或FPGA通過(guò)UART發(fā)出指令來(lái)控制DVM的操作，從而幫助客戶定制集成系統(tǒng)測(cè)量，以降低系統(tǒng)測(cè)試成本，其工作配置如圖3所示

圖3. 集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)配置

便攜式高精度電壓表

與六位半接口板連接時(shí)，此高性能模塊可轉(zhuǎn)換為移動(dòng)式電壓表，通過(guò)完整的圖形化GUI進(jìn)行操作，借助數(shù)據(jù)記錄器功能，可有效地記錄每一次測(cè)量數(shù)據(jù)。將Excel中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖表，在電腦上就能清楚地看到待測(cè)對(duì)象電壓值的變化。對(duì)于電壓測(cè)量，由于ADI DVM提供雙通道電壓測(cè)量功能，因此只需外接分流電阻，根據(jù)其中一個(gè)通道中測(cè)得的電壓計(jì)算出相應(yīng)的電流，然后與另一通道測(cè)得的電壓相乘，即可得出待測(cè)器件的功耗。此類評(píng)估板的操作使用如圖4所示.

圖4. 六位半數(shù)字電壓模塊評(píng)估系統(tǒng)