矩阵电压采集模块

一、产品简介

本模块采用三级可调增益运放电路，专为mV级微弱电压信号（如压力传感、热电偶输出）设计，通过电阻网络灵活配置放大倍数。主控STM32F103C8T6内置12位ADC循环扫描4×4矩阵节点，实现16通道高速同步采集，巡检周期<1秒，最高精度可达±0.2%。适用于多节点工业监测场景。

二、应用场景

1、电池管理系统电压检测；

2、工业传感器网络；

3、多通道数据采集；

4、医疗系统反馈。

三、产品概述

产品核心器件概述

1. 微控制器单元

· 型号：STM32F103C8T6

· 性能参数：72MHz ARM Cortex-M3内核，64KB Flash + 20KB RAM，支持硬件浮点运算。

· 扩展接口：3路USART（调试）、2路SPI、12位ADC。

2. 运算放大器

· 型号：MAX4239AUT+T

输入失调电压：常温（+25°C）仅 0.1μV，全温范围（-40℃~+125℃）最大 3.5μV。

温漂系数：低至 10nV/°C，保障长期稳定性。

共模抑制比（CMRR）：140dB，有效抑制干扰信号。

噪声密度：典型值 30nV/Hz，优化小信号采集信噪比。

增益带宽积：6.5MHz（稳定增益≥10倍时）。

压摆率：1.6V/μs，支持快速信号响应。

供电范围：单电源 2.7V~5.5V，兼容3.3V/5V系统。

功耗：静态电流仅 600μA，关断模式低至 0.1μA，适合电池供电场景。

四、产品参数

1. 供电系统

· 输入电压：

· 供电：Type-C DC+5V供电。

2. 硬件设计

· PCB规格：

· 尺寸与工艺：80mm×45mm四层板，采用嘉立创免费打样政策，集成电源管理/运算放大/电压检测模块。

· 抗干扰优化：覆铜设计降低EMI，阻抗控制±10%。

3D简介图

板子上预留了外部高精度采集芯片ADS1115，如需提高采集电压精度，可使用该芯片采集外部电压；

五、使用说明

1. 请将Type-C接口的DC+5V电源线连接至USB1端口，并将串行通信线缆连接至H3排针，其中3.3V电源线可选择不连接。

2. 开启电源开关，随即启动电脑串口助手，此时屏幕上持续显示采集到的电压数值。

六、备注说明

a、附件包含如下：

1、测试固件

2、焊接辅助工具

3、Keil5源代码

b、项目成本：

总成本概览（得益于嘉立创四层板免费政策）：

· 核心模块成本：¥30 人民币（预估）

· 细分组件成本：（价格来源于立创商城单个物料报价，不同时间有所波动）

· MCU主控芯片：¥8

· MAX4239AUT+T：¥6

c、注意事项：

1、请务必注意，在使用过程中输入的待采集电压值，切勿超出电路板所能承受的电压范围；

2、板子上预留了U3外部高精度采集芯片ADS1115，如需提高采集电压精度，可使用该芯片采集外部电压，程序默认使用stm32内部的adc进行采集。

七、测试视频

1、将待采集设备通过FPC排线连接至模块FPC1接口；

2、 请将Type-C接口的DC+5V电源线连接至USB1端口，并将串行通信线缆连接至H3排针，其中3.3V电源线可选择不连接。

3、开启电源开关，随即启动电脑串口助手，此时屏幕上持续显示采集到的电压数值。