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【STM8手持示波仪】目前待解决的问题汇总 090325更新,关于前端运放的选择

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出0入0汤圆

发表于 2009-3-21 01:23:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
【一】电源问题。

      这里涉及到两个方面:
      1、电池选型问题。到目前为止,网友提出了三种方案,分别是手机锂电池(诺基亚BL-5C)、层叠9V电池、普通5号电池
      这三种分别都有各自的优劣:
      手机锂电池:优点是可充电,可重复使用,容量较大,持续放电电流较大。缺点是需要专门的充电电路,需要专门的电池仓。
      层叠9V电池:优点是电压较高、不需要专门的电池仓。缺点是容量不大,据说不能持续大电流放电(没有具体参数,请这方面的专家补充)。
      普通5号电池:优点是可以多节组合,可以直接出正负压。市场上有配套的电池仓可以购买。缺点是容量不大,每节电池之间存在个体差异,个体性能将
      影响整个电池组的使用时长。

      2、电压输出方式。这个分为线性稳压和开关电源稳压(包括升压、降压)。
      使用线性稳压,效率不高,影响便携性能。但电源的输出噪声会比较小。如果使用线性稳压,那么需要负压的情况就必须使用电池组的方式。
      使用开关电源,效率非常高。相对线性稳压,将大大延长使用时长。但电源的输出噪声会比较大,而且很难通过常规的滤波手段清除。


那么这里需要解决的问题就是:
电源应该采用哪一种方式??是开关电源还是线性电源。这里请有关专家指点,普通开关电源IC在这方面的应用会不会带来性能上的较大影响?
经过讨论,决定第一版的电源采用5号电池的方式,采用线性稳压


【二】第一版的功能取舍。
      目前我想到能在这个项目里面实施的功能有:
      1、示波器功能,看电压、电流曲线变化
      2、电压表功能,数字显示电压,这个对于速度没有太高要求,1秒有2~3次扫描就OK,因此可以做到很高精度(过采样),这也是我为什么对前端电路要
         求高的原因
      3、电流表功能,数字显示电压,这个对于速度没有太高要求,1秒有2~3次扫描就OK,因此可以做到很高精度(过采样),这也是我为什么对前端电路要
         高的原因
      4、频率计功能,数字显示频率
      5、ADC采样功能,数字显示采样值
      6、UART监听
      7、红外遥控编码识别

以上功能并非一定要在第一版完成,这些只是我想到可以在这个项目中实现的东西 。
那么第一版需要实现哪些功能??

网友 fsclub 的意见是“第一版只需要发挥STM8最大AD采样率(可以实验一下超过手册规定的情况?)画出波形就OK。”

综合大家的看法,基本跟fsclub的意见一致。这个问题暂告一段落。
更多功能,我们会在以后版本实现的。这次的目标首先是将基本平台做出来。雏形有了,也就有了飞翔的机会。





【三】量程切换的方式和运放的选择
我想到的是利用STM8具备多大16个ADC通道的特性。使用多个运放做不同的放大倍数,实现软件量程切换。这样的缺点是需要多个运放,体积和成本都具有压力。

fsclub 提出的想法是采用4052 来切换运放的反馈电阻,这样实现量程的切换。

究竟采用哪一种才符合大家的需求呢??

另外,对于运放的选择,我提出的多运放的方式,我并没有一个很好的运放可以推荐,这也是我的想法中存在的一个问题。

如果采用单运放,切换反馈电阻的方式,我觉得网友 魏坤 用的 LM6172 特性很好,价格也是非常便宜。

或者是有更合适的运放??

090325 更新:
我找到了Microchip的一款数字可编程增益放大器 MCP6S22:

两个输入通道
可编程增益 1,2,4,5,8,10,16,32
-3db 带宽 2MHz ~ 12MHz

价格也很合适,才一个多美金

有了这个,只需要在前面加一个电平平移电路就可以了,这个前端的运放要求就不高了,因为不需要增益,OP07、TL082都可以胜任了。

而且,MCP6S22有两个输入端,就可以做到AC、DC的无缝切换了

欢迎诸位拍砖~~~   


【未完,此贴将持续更新。针对以上问题,请大家集思广益,踊跃发言】
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出0入0汤圆

发表于 2009-3-21 02:33:26 | 显示全部楼层
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出0入0汤圆

发表于 2009-3-21 06:29:57 | 显示全部楼层
阿莫是夜猫子,俺是早起的鸟,呵呵....建议电池选普通5号电池就行,负压是提供给液晶的还是给运放的?给运放可以用PWM方式产生。如果给液晶不知道这样做行不行,没有试过。
稳压还是用线性稳压吧

出0入0汤圆

发表于 2009-3-21 07:27:23 | 显示全部楼层
用9V叠层电池是绝对不行的,不用考虑。以前由于工作的关系经常修理一些数字万用表,普通的数字万用表里用的就是9V叠层电池。正常的万用表的工作电流只有几个毫安。有一些表因为误操作造成内部芯片的损坏,工作电流大大上升,新的电池一接上去电压马上下降很多。在网上看到一个网友想用9V叠层电池给耳放做电源,做了下面的测试。
新电池,用25MA放电,先放了9小时后,实测7.8V.
放置12小时后,再测8.5V,然后接接着放电,2小时后再测6.3V
再放电12小时后,电压只有2.8V.
所以9V叠层电池是绝对不用考虑了。
建议是不是能用18650的锂电池,圆柱形的,电池仓也应该比较好做。

出0入0汤圆

发表于 2009-3-21 07:32:37 | 显示全部楼层
液晶是很费电的,普通的电池恐怕不行!

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-3-21 07:33:53 | 显示全部楼层
【3楼】 srygg

谢谢你提供的宝贵经验。看来9V的层叠电池跟9V的锂电完全不是一个概念哈~~~确实是不能用

18650跟普通5号电池比起来,要粗壮不少。到时候再看看有没有这样直接兼容的电池仓吧。没有的话,还是得以5号电池为主。

出0入0汤圆

发表于 2009-3-21 07:57:53 | 显示全部楼层
手机电池。
充电电路可以在单片机内实现。
一个IO控制一个串了几欧电阻的三级管,AD一个通道达4.2V时关断。

出0入0汤圆

发表于 2009-3-21 08:12:33 | 显示全部楼层
5号电池形状的锂电池也有,14500的。不知道符不符合要求。

出0入0汤圆

发表于 2009-3-21 08:20:53 | 显示全部楼层
手机锂电池(诺基亚BL-5C)、这个好,1,用的时间长,2,好买,充电器一般的通讯店豆油

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-3-21 08:26:57 | 显示全部楼层
【6楼】 fsclub

不用恒流??会不会存在爆炸的风险??


【7楼】 srygg  
多谢你提供的这个信息。可以当做5号电池用了

出0入0汤圆

发表于 2009-3-21 08:27:34 | 显示全部楼层
不行就用多功能充电器改个 装里面不知道行不行

出0入0汤圆

发表于 2009-3-21 08:41:59 | 显示全部楼层
不用恒流??会不会存在爆炸的风险??
-------------
其实锂电充电关键是不能超过限压4.2V,电流大点小点无所谓,恒不恒流更没关系了。
再者,锂电有保护板,过流过压会自己关断的。

手机万能充就是个恒压电路,并没有恒流,也没有必要。

出0入0汤圆

发表于 2009-3-21 08:53:40 | 显示全部楼层
1.一颗五号充电电池+升压芯片, 充电在外面

充电电路不要做, 一个月是时间做不来

2.或者手机电池 + 充电芯片, 市面上有第一芯片解决方案, 装上芯片就行了!

出0入0汤圆

发表于 2009-3-21 08:56:22 | 显示全部楼层
把锂电池的+ - 引出来,用鳄鱼夹 接万能充电器 的两个簧片。


(原文件名:BL-5C.JPG)

这个是最近搞的一个手持设备的供电,用BL-5C电池,电池连接片 在徐州很不好买。正好在深圳出差,买了50个,便宜的很,,,,

出0入0汤圆

发表于 2009-3-21 09:12:00 | 显示全部楼层
我知道的一款锂电池充电芯片LTC4054LES5-4.2, 可以作参考!


点击此处下载 ourdev_426803.pdf(文件大小:192K) (原文件名:LTC4054LES5-4.2.pdf)

出0入0汤圆

发表于 2009-3-21 09:14:48 | 显示全部楼层
老孟,你好,能否将电池及连接片传个图上来看看!

出0入0汤圆

发表于 2009-3-21 09:49:20 | 显示全部楼层

(原文件名:bl-5ca.jpg)

出0入0汤圆

发表于 2009-3-21 11:16:13 | 显示全部楼层
BL-5C吧,充电电路不方便的话可以直接不做,做的复杂的话时间上来不及,简单了的话还不如一个座充方便~

出210入8汤圆

发表于 2009-3-21 11:25:02 | 显示全部楼层
建议,电源问题先不要考虑,以后大家自己可以DIY,想怎样就怎样,精力放在主要功能上,一个月的时间,真的很有限,还是业余时间。

出0入0汤圆

发表于 2009-3-21 12:41:00 | 显示全部楼层
不要讨论电源啦,

赶快把主要电路搭起来,

把显示屏、按键驱动调通,

再研究下如何绘图,

如何画栅格线,

如何存储采样数据,

如何触发和同步,

如何。。。

出0入0汤圆

发表于 2009-3-21 12:49:47 | 显示全部楼层
电源是很主要的说!!可以分工协作,电源部分由一个人来做,楼主主要负责整体电路的设计

出0入0汤圆

发表于 2009-3-22 10:03:11 | 显示全部楼层
程控放大的方案:

1、dvhome的巧妙构思
用多个运放构成多个不同增益的通道,然后用stm8的不同通道进行采样;

2、数控电位器
用数控电位器控制运放的反馈网络,来达到不同的电压增益;如果采用本方案需要选择合适的运放和电位器;

3、AD8320、AD603
目前我知道有这样的集成程控放大器,其中AD8320我以前用过,效果非常好,数据手册上说可以达到150MHz的带宽,8bit程控;但使用它成本太高。淘宝上40~150不等,我也不知道真实价格为多少。

出0入0汤圆

发表于 2009-3-22 10:25:06 | 显示全部楼层
支持20楼的想法,抓住主要问题解决掉。不要在电源问题上纠缠,到时候拿不出结果。

出0入0汤圆

发表于 2009-3-22 10:27:38 | 显示全部楼层
想好的效果还是机械继电器好了~
滴答滴答的声音,才有感觉
俺喜欢这个声音^_^

所有中高端仪器都是继电器的,绝对不用电子开关和数控电位器的
就是体积大点,其它都很好的

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-3-22 10:57:57 | 显示全部楼层
【23楼】 avr-qq 高级工程叁
电源问题已经确认了,第一版就使用5号电池组来做,使用线性稳压

【24楼】 lysoft  
中高端仪器的ADC往往是单通道或者是双通道,很少有高精度、高带宽、高速度的多通道ADC

所以他们使用机械继电器。

而STM8本身的精度、带宽、速度都不高,唯一的优势就在于通道数量够多

所以采用多运放或者是数字开关切换量程应该是比较合适的,木桶原理哈~~

【22楼】 ifree64
你说的程控放大器,我没有接触过,不知道这个运用的可行性怎样,希望有这方面资讯或资源的朋友来谈一谈

出0入0汤圆

发表于 2009-3-22 11:00:09 | 显示全部楼层
稍后给你一个适合的运放,我现在在外边,晚上回去了再发上来!
【24楼】 lysoft  
示波器里的继电器好像不是用来程控放大的,很多的继电器是用来切换不同的功能的,比如耦合方式,内部校准信号的切换等!
至于程控放大,我更倾向于模拟开关等来实现!

出0入0汤圆

发表于 2009-3-22 11:43:34 | 显示全部楼层
可充电电池环抱,5号电池用完就扔是浪费.

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-3-22 11:57:41 | 显示全部楼层
5号电池也有充电电池哈

出0入0汤圆

发表于 2009-3-22 13:57:41 | 显示全部楼层
【28楼】 dvhome  

5号电池多少节?
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出0入0汤圆

发表于 2009-3-22 14:35:04 | 显示全部楼层
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出0入0汤圆

发表于 2009-3-22 16:42:06 | 显示全部楼层
我也赞同用4051或4053控制反馈电阻来控制增益!
可以考虑一下期间
TLC274 、AD8330!

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-3-22 22:36:33 | 显示全部楼层
【30楼】 armok 阿莫

这个就看使用者自己的情况了

我们这个要用LCM,相对耗电比较大,所以电池肯定也没有一般的万用表那么耐用的

出0入0汤圆

发表于 2009-3-22 22:47:37 | 显示全部楼层
一般的示波表的电池也就供电3——4个小时!

出0入0汤圆

发表于 2009-3-23 09:19:22 | 显示全部楼层
示波表最多需要两个通道,而STM8的优势在于多通道,这个。。。。。。

出0入0汤圆

发表于 2009-3-23 09:41:15 | 显示全部楼层
LED显示屏比较省电

出0入0汤圆

发表于 2009-3-23 11:22:34 | 显示全部楼层
我觉得可以用镍氢电池,因为
1。比俚电池便宜。
2。可反复使用。
但是不建议用单片机去做充电电路,因为这样虽然硬件资源被充分的利用了,但是程序复杂了不说,特别是要做大量的实验,因为每种牌子的电池的充电曲线并不同,而且下降沿的捕捉并不是太容易,一个月的时间太短了,有很多专用的镍氢电池充电芯片可用

出0入0汤圆

发表于 2009-3-23 13:40:55 | 显示全部楼层
我们公司的手持仪表都用103450的软包锂电,体积小,容量大(3600mAH)。锂电管理用的TI的BQ241XX,效果很好,夸张一点说可以说是锂电池管理最合适的方案了(因为考虑到充电的时候,锂电同时需要给系统供电,该芯片具备软切换功能,当充电时自动切断系统与电池连接,由外部电源供电),如果不嫌弃,本人愿意负责电源管理这块的开发工作,望组织考虑~嘿嘿~

出0入0汤圆

发表于 2009-3-23 13:44:29 | 显示全部楼层
我的提议成本可能有点高,光是电池和管理芯片的成本要80RMB左右,(电芯用武汉力源的)但是出来的效果一定比五号电池等方案好!

出0入0汤圆

发表于 2009-3-23 16:21:49 | 显示全部楼层
问个问题!
AC耦合与DC耦合,这两条通路怎么实现?

出0入0汤圆

发表于 2009-3-23 16:23:15 | 显示全部楼层
楼上肯定想的太复杂了,其实超简单的,两个元器件就搞定了,哈哈

出0入0汤圆

发表于 2009-3-23 16:32:33 | 显示全部楼层
【40楼】 newbier  
两个器件?第一次听说,说来听听!

出0入0汤圆

发表于 2009-3-23 16:38:34 | 显示全部楼层
一个电容,一个开关。考虑到示波器输入端耐压要求,最好使用继电器来做为开关。

出0入0汤圆

发表于 2009-3-23 16:45:49 | 显示全部楼层
【42楼】 newbier
你说的只是原理上的,实际应用也是这样?

出0入0汤圆

发表于 2009-3-23 16:49:00 | 显示全部楼层
呵呵,只要是楼上能喊得出来牌子的示波器99%都是这样做的。太贵的没拆过,不能打包票的。

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-3-23 17:56:06 | 显示全部楼层
继电器的瞬间电流要求比较大

要不我们用两个运放来做前端

一个直流耦合,一个交流耦合

后面接两个ADC

使用软件切换就可以了

出0入0汤圆

发表于 2009-3-23 18:33:29 | 显示全部楼层
楼上说的是个办法,只要输入保护部分做好,就可以了.

出0入0汤圆

发表于 2009-3-24 08:52:57 | 显示全部楼层
恩,前级怎么处理,做原理图的哥们出来讨论一下呀~

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-3-24 15:38:47 | 显示全部楼层
运放的选型和前端电路的设计,大家都来说说自己的看法和意见哈

出0入0汤圆

发表于 2009-3-24 15:53:50 | 显示全部楼层
建议【48楼】 dvhome先画个图出来,然后决定哪里需要更改的.

出0入0汤圆

发表于 2009-3-24 16:18:05 | 显示全部楼层
【49楼】 sadf123

建议【48楼】 dvhome先画个图出来,然后决定哪里需要更改的.  
------------------------------------
支持!

出0入0汤圆

发表于 2009-3-24 16:36:13 | 显示全部楼层
建议模拟前端的带宽高于10M,这样便于以后扩展。

出0入0汤圆

发表于 2009-3-24 17:07:36 | 显示全部楼层
电压表功能,数字显示电压,这个对于速度没有太高要求,1秒有2~3次扫描就OK,因此可以做到很高精度(过采样),这也是我为什么对前端电路要 求高的原因

“速度没有太高要求”不理解,对于,大小和相位时刻都在变化的波形,STM的采样速率是远远不够的,怎么能做到很高,精度?过采样就更不行了(这不是直流),比如50HZ的正弦波,要比较准的计算出来,每个周期最少要才128个点,还要做计算STM8做的过来吗?一般用DSP做计算市电,就只能做到1级,不要说STM8了。我认为电压,电流的显示只能是大概的,不能做的很准,因为是交流,就算你把它抬高了,它也在不断的变化

出0入0汤圆

发表于 2009-3-24 17:27:02 | 显示全部楼层
同意52楼的朋友,所以很希望做原理图设计的老师尽快拿出方案来,然后大家根据指标一起讨论修改,这样才比较体现“开源”的性质。刚才查了一下手册,stm8的AD速度最高是4Mhz,如何做到很高的过采样精度?

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-3-24 18:51:38 | 显示全部楼层
【52楼】 myworkmail

这个是指在电压表功能的时候,不是示波功能,主要是针对直流电压的(交流电压需要真有效值,这个暂时不搞)

就是万用表的 DCV 功能

之所以提出这个概念,是因为拥有一个高精度的万用表是我一直以来的梦想

出0入0汤圆

发表于 2009-3-25 07:52:44 | 显示全部楼层
【54楼】 dvhome
与阿莫商量一下,那我们下一个开源项目就做一个手持的高精度万用表得了,O(∩_∩)O~

出0入0汤圆

发表于 2009-3-25 10:08:50 | 显示全部楼层
【54楼】 dvhome  
与阿莫商量一下,那我们下一个开源项目就做一个手持的高精度万用表得了,O(∩_∩)O~

这个我支持
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