M328晶体管测试仪关键器件选型、固件升级、自校准

最近众仪新出了XT1带有晶体管测试功能的整合万用表，想起了自己以前买的晶体管测试仪，分辨识别未知器件，特别是晶体管，特别方便，效率也很高，当初选的散件组装的，过程也能了解下电路结构，全部散件构成如下


PCB板卡的正反面，大红色，红绿蓝器件都有了


类似晶体管测试仪都是基于德国开源项目AVR Transistor Tester的二次开发，此样式晶体管测试仪只是其众多的分支之一，能想到并且开发出这小东西的家伙确实了不起，市面常见的测试仪变种多达20多种，看看有没有你手里的


通过查找各种资料，在日常使用过程中也没少折腾换这换那，陆续配齐了外接电源，可充电6F22锂电池，测试勾，鳄鱼夹，校准三件套，好容易赶上假期有时间了，把自己的一些经历心得和大家分享一下，测试仪右侧焊盘有记号笔手写的数字标识，不知道能看清不，这里留个悬念，后面讲，先来个全家福





一、基本构成
测试仪使用的一块彩色液晶屏，显示效果清晰，使用旋转编码器进行功能选择及开启测试，非常方便，测试仪设计紧凑


小小的测试仪集成晶体管测试、频率测量、方波发生器、脉冲信号发生器，电容在线测量、电阻连续测量、电容连续测量、直流电压测量、自定义前景色，背景色，红外编、解码、DS18B20温度读取、DHT11温湿度读取众多功能


二、电池供电改造
测试仪待机电流根据开发者介绍仅为20nA左右，非常适合电池供电，但是毕竟是个大彩屏，干电池还是不经济，时间久了电池自己也就没电了，买了块8.4V的6F22充电锂电池，未选择升压到9V版本，电压更纯净，在测试仪电池焊盘焊接了2P的2.54单排针，电池端使用的2.54单排母座，这样安装更方便，也不会像直接焊接到板子上那样导线更容易折断。


三、VCC（5V）低压线性稳压器选型
套件标配为一只HT7550-1 ，是一款由 Holtek（合泰）等多家半导体公司生产的、输出电压固定为 5V 的低压差线性稳压器（LDO）芯片，用于将外部电源转换为5V，供测试仪整机使用，输出电流100mA，输出电压精度3%


根据开发者的新版电路图，,此器件已变更为由Ti公司生产的MCP1702-5002线性稳压器，输出电流250mA，输出电压精度0.4%，引脚排列相同，可以直接替换，能够为整机提供精度更高，更稳定的电压，VCC电压质量会对测量精度有一定的影响，看到这了就心里痒痒，网上搜此型号就一家有TO-92封装，其它都是贴片的，之前有过买到假器件的经历，心里还是犯嘀咕，测量了下测试仪当前的VCC电压
相当意外，能有这电压精度，我还换个啥，就是真买回来是正品，初始精度也不一定有我当前的准，只要在精度范围内就不能说他有问题，只是大家都趋向于越接近理想状态越完美，最后决定不换了，如自己设计打板制作，就直接使用MCP1702-5002
四、2.5V基准电压器件选型
套件标配为一只TL431A作为整机的基准电压，精度2%，通过将参考端和阴极短接实现2.5V输出



说到431，在绝大多数人看来，这东西就跟基准不搭边，431当基准相当于没基准，关于此基准，开发者在技术手册中描述如下：

连接在引脚PC4(ADC4)的附加2.5V精准电压基准可用于检查和校准VCC电压，但这不是必需的。您可以使用 LM4040-AIZ2.5 (0.1%)、LT1004CZ-2.5 (0.8%) 或 LM336-Z2.5 (0.8%)作为电压基准。
这其中的不是必需的前提是VCC电压足够精确，并且要配合硬件和软件做出修改，不懂编程就老实照做，分别查找了这三个基准芯片，不只是不好买，还贵，引脚还和431不一致，为了这个还在立创注册了账号，要么没有量不卖，要么单价特别贵，最后还是回到淘宝忍不住买了个LT1004CZ-2.5，引脚不一致，还是想看下，装上实测电压2.490，测了下当前的431基准电压


这精度还换个啥，又白买了，这回不惦记了，折腾到这里感觉当初买的套件质量还是不错的，关键器件应该是筛选过，同样，如果打板自制，还是使用推荐的型号会更好
五、通道测量电阻选型
这里说的测量电阻就是电路图中的以下位置电阻，3只680Ω，和3只470k，两两一组


测试仪标配的虽说是5色环，但是精度不高，1%，最直观的体现就是相同器件在1-2-3不同通道间测量结果不一致，开发者在技术文档中说明如下：
电阻R1到R6对测量至关重要，680Ω和470kQ电阻应为测量型电阻(公差为0.1%)

并且0.1%的电阻不只是初始精度的优势，温漂也比1%的小很多，多数为25PPM，电阻就比芯片便宜多了，买，一样买了几只，回来测了下，680Ω的几只精度很好


刚想着这0.1%的电阻就是好，紧接着测470k的就掉链子了，严重超差了，而且是全部


一共没多少钱，退货也就算了，也不打算买了，原理上0.1%的一定比1%的好，而且还是铜脚，还是翻出我的1%电阻用电桥挨个筛选各挑3个吧，初始精度肯定比你0.1的高，矬子里拔大个，总能知道一致的


挑了3组完美的组合，完成替换焊接


这里特别说明，这6只3组电阻的初始精度固然重要，但是通道的一致性更重要，这决定你使用不同通道进行期间测量的一致性，要么大家都偏小，要么都偏大，不要大大小小混合使用，有条件还是筛选一下，至此，测试仪的三个关键器件不算是折腾完，但是通过过程不断了解，学习感觉也差不多了，从入门、好奇、折腾到放弃
六、固件升级
目前国内在售的该型号测试固件均为1.12k版本，发布于17年左右，最新固件1.13k发布于21年左右也是k系列的最终版固件，后续作者停止更新，转由其它开发者继续开发m分支固件，提供更多的功能，这里暂不展开讨论，仪器仪表的固件有新的肯定要更新，解决bug带来新工能，不会像手机一样解决过于流畅的bug，拆掉液晶屏


主芯片为ATmega328P-AU，DIP-28封装，插座自己更换了圆孔镀金，方便插拔，标配的弹片插座插上拔下来那是相当痛苦，因为该测试仪没有设计ISP固件升级接口，所以升级固件一种可以再芯片引脚引出烧录针脚，编程器可使用USBasp，软件使用ProgISP或AVRDUDESS均可，因自己未使用此方法烧录，所以此处无烧录过程图片，只说明烧录注意事项，实际操作我想对大家来说都不是问题


这里简单文字标记出引脚对应关系，供电使用测试仪自供电即可，不用接编程器电源


328-18脚----编程器-MISO
328-17脚----编程器-MOSI
328-19脚----编程器-CLK
328-1  脚----编程器-CS
328-8  脚----编程器GND

烧录严格按顺序进行，先烧录熔丝位，再烧录EEPROM，再烧录Firmware，熔丝位未烧录可能导致芯片无法正常工作，烧录错误可能导致芯片锁住，对于带有外部 8MHz 晶振的 ATmega328：


低熔丝：F7
高熔丝：D9
扩展熔丝：FC

我这有现成的希尔特编程器，虽然老型号，但是烧录328还是没问题的，速度也很快，唯一不同的就是把芯片拔下来烧录就可以了，过程没有拍图，固件更新完毕后，芯片插回测试仪一定注意插接方向，对准缺口，本帖提到的1.13k固件我会在帖子结尾放出

七、自校准
固件更新完毕后，首次使用需要进行自校准，以消除可能的误差，1.13k固件校准前需要准备以下配件，1uf薄膜电容用于校准大电容档位，22nf电容用于校准小电容档位，不可使用电解电容，短路插针3P也可，用于短接锁紧座3个输入通道，可从废旧板卡拆解自制

1、可以通过两种方式进入校准模式，一种将短路插针插入锁紧座，按下编码器，测试仪会自动进入校准，推荐进入系统菜单选择“selftest”进入校准


2、当屏幕出现“short probes”提示后，将短路插针插入锁紧座并锁紧，等待校准执行



测试仪检测到通道短路会自动计算零点电阻，等待校准执行


3、当屏幕出现“isolate probes”提示后，将短路插针从锁紧座移除，等待校准执行


4、当屏幕出现“1-||-3＞100nF”提示后，将先前准备的1uF电容接入锁紧座1-3通道并锁紧，等待校准执行


5、当屏幕出现“1-||-3 4-30nF（L）”提示后，将1uF电容从锁紧座移除，装入先前准备的22nF电容并锁紧，等待校准执行


6、当屏幕出现以下版本信息提示“test end”后，校准全部完成，移除锁紧座器件即可


使用测试仪对1uF校准电容进行测量并与电桥进行对比



使用测试仪对22nF电容进行测量并与电桥进行对比





精度还是不错的，1.12k是只校准一个电容档位，1.13k选取两个档位进行校准，精度好了不少
八、总结
（1）以上提到的线性电压器件，电阻使用和选型均为考虑温度影响，作为测量仪器这是必须考虑的，从原理上讲，开发者推荐的型号一定是最优选，但从实际使用来讲，器件购买难易程度，成本，使用环境，对于一个价格只有几十元的测试仪来讲，通过购买多个相对廉价的器件做筛选完全可以达到甚至超过预期，毕竟我们使用它更多的是对器件进行识别，定性，定量我们有更精确且专业的仪表；
（2）帖子开头说过测试仪最右侧用记号笔标记数字的事情，这也是自己实际使用中发现的，PCB的丝印引脚编号和测试仪屏幕显示的是不对应的，2脚和3脚印错了，这里要特别注意，手写为准


（3）手中有此型号或者其它型号测试仪的需要固件的可以询问我，也许我有，也希望能和大家学习交流；
（4）本来要赶在五一将帖子发出的，篇幅原因，一不小心编辑劳动到了五二以上全部，下个帖子见

固件下载： 1.13k Firmware.rar (41.98 KB, 下载次数: 1)

2 小时前 上传

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