數(shù)字電壓模塊解決方案

工業(yè)市場測量儀器儀表基準

六位半數(shù)字萬用電表（DMM）常用作實驗室的調試工具，經常會有人問什么是六位半？具體來說就是測量值可顯示的數(shù)值第一位數(shù)，只能顯示正負和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，一個六位半數(shù)字萬用表可顯示的數(shù)值范圍為-1999999至1999999。這也是萬用電表的測量精度，可達到檔位的小數(shù)點后六位，如果想測量非常小的電壓值，可將萬用電表設置為0.2V電壓檔位，以六位半的測量精度，一般可以測到100nV級別的電壓信號。

電壓測量挑戰(zhàn)

在當今的工業(yè)自動化生產設計中，通過測量電壓來確保設備在穩(wěn)定的工況下運行非常重要。系統(tǒng)中需要高精度電壓測量單元，同時也可將其用作校準器，以確保待測點的電壓在正常的工作電壓范圍內。這是自動化生產測試設備中不可或缺的一環(huán)。傳統(tǒng)的DMM是一個不錯的選擇，具備高分辨率的出色性能和可靠性。隨著技術的發(fā)展，工業(yè)客戶對電壓測量系統(tǒng)對電壓測量會提出一些創(chuàng)新的要求如圖1所示。

圖1. 自動化工業(yè)生產設計中的電壓測量要求

ADI公司的六位半數(shù)字 電壓模塊解決方案（簡稱"DVM"）

根據市場反饋的客戶需求，ADI開發(fā)了一款新型六位半電壓測量模塊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
• 支持雙通道電壓測量，測量范圍為+/-20V，分別提供20V/2V/0.2V三檔手動調整和自動調整
• 低噪聲、高精度，90天準確度優(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
• 單獨使用DVM時，只需提供5V/5W電源即可正常工作，并通過UART接口控制，支持SCPI協(xié)議，數(shù)據速率可高達1KSPS

輸入端提供過壓保護，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)中的電壓測量單元

ADI推出的六位半電壓測量模塊ADMX3652，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(shù)據速率和準確測量，通過UART接口控制，支持SCPI協(xié)議，可輕松實現(xiàn)高效、穩(wěn)定、可靠的生產測試測量設計。此外，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。在系統(tǒng)設計中，可以借助系統(tǒng)的MCU或FPGA通過UART發(fā)出指令來控制DVM的操作，從而幫助客戶定制集成系統(tǒng)測量，以降低系統(tǒng)測試成本，其工作配置如圖3所示

圖3. 集成系統(tǒng)設計配置

便攜式高精度電壓表

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

圖4. 六位半數(shù)字電壓模塊評估系統(tǒng)