數字電壓模塊解決方案

工業(yè)市場(chǎng)測量?jì)x器儀表基準

六位半數字萬(wàn)用電表（DMM）常用作實(shí)驗室的調試工具，經(jīng)常會(huì )有人問(wèn)什么是六位半？具體來(lái)說(shuō)就是測量值可顯示的數值第一位數，只能顯示正負和0，1，所以稱(chēng)之為?位，其它位數可顯示0～9，我們稱(chēng)之為一位，例如，一個(gè)六位半數字萬(wàn)用表可顯示的數值范圍為-1999999至1999999。這也是萬(wàn)用電表的測量精度，可達到檔位的小數點(diǎn)后六位，如果想測量非常小的電壓值，可將萬(wàn)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

在當今的工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)設計中，通過(guò)測量電壓來(lái)確保設備在穩定的工況下運行非常重要。系統中需要高精度電壓測量單元，同時(shí)也可將其用作校準器，以確保待測點(diǎn)的電壓在正常的工作電壓范圍內。這是自動(dòng)化生產(chǎn)測試設備中不可或缺的一環(huán)。傳統的DMM是一個(gè)不錯的選擇，具備高分辨率的出色性能和可靠性。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)客戶(hù)對電壓測量系統對電壓測量會(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)設計中的電壓測量要求

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

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

l   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

l   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(dòng)調整和自動(dòng)調整

l   低噪聲、高精度，90天準確度優(yōu)于25ppm（2V擋）

l   ADI的六位半數字電壓模塊支持自穩零（Auto Zero）、工頻周期濾波（NPLC）和滿(mǎn)量程校正

l   單獨使用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，數據速率可高達1KSPS

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

圖2. ADI的六位半數字電壓模塊外觀(guān)

集成系統中的電壓測量單元

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的數據速率和準確測量，通過(guò)UART接口控制，支持SCPI協(xié)議，可輕松實(shí)現高效、穩定、可靠的生產(chǎn)測試測量設計。此外，前端采用帶過(guò)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(wú)法正常測得準確的電壓值，但也不會(huì )損壞燒毀DVM。在系統設計中，可以借助系統的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(hù)定制集成系統測量，以降低系統測試成本，其工作配置如圖3所示

圖3. 集成系統設計配置

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，借助數據記錄器功能，可有效地記錄每一次測量數據。將Excel中的數據轉換成圖表，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(gè)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(lèi)評估板的操作使用如圖4所示.

圖4. 六位半數字電壓模塊評估系統