乐老师端着七位半DVM1107来了！

在硬件工程师的圈子里面，仪器仪表是无论如何都绕不开的一个环节；大家对于极致的参数是永无止境的，在我研究的低频（窄带）精密小信号的领域里面，一台高位的万用表是必不可少的，家用顶天五位半就够用了，精密一些就得上六位半（大概满足百分之七十的场景），如果是动态范围极大以及和基准源这种器件相关的时候，需要到 uV 的分辨率，那就得考虑一台七位半了；至于 8 位半那是守住传递的底线，一般不考虑（还不是钱包不给力）。

以上是用途，那在民间大家也是对这种仪器仪表的 DIY 乐此不疲，基本上就是两个方向：基准和电压表，因为基准源需要用更高的仪器来标定检测，以及和大家平时生活比较远；又以电压表为主。

这个表，谢谢大家不管用什么渠道应该都见过

这个表，谢谢大家不管用什么渠道应该都见过

号称达到了六位半的精度，总之现在还有人乐此不疲的去升级，闲鱼价格卖的也不便宜。

这种测量 pA 电流级别的也是出自同一批人之手

这种测量 pA 电流级别的也是出自同一批人之手

时间到了 2026，也同样有人在研究此类产品：

这个表大家也不陌生，🤣，因为这种仪器仪表的博主不多（吐槽一下，他的名字太难打了

这个表大家也不陌生，🤣，因为这种仪器仪表的博主不多（吐槽一下，他的名字太难打了）

这个表是既要又要，还有电阻测量这些功能（不管怎么说，动手就比别人强太多了）；但这些表都是民间 DIY或者在研发的东西，那有没有哪种就是精度又高？又成了产品的表？有的！

乐老师带着ACCUINST DVM1107 七位半直流电压表来了

这个月正好开售，我也很荣幸的拿到了一台（就是平时图文发的小表）

初见它时，还有个壳子，毕竟精密产品要保护一下，另外也算是产品的包装

初见它时，还有个壳子，毕竟精密产品要保护一下，另外也算是产品的包装

一到手就没忍住给拆开了（我知道大家期待的也是这个）：

上面使用两个 PCB 板来封口

上面使用两个 PCB 板来封口

简单看看内部：

说实话，一个产品性能好不好，看 PCB 就能感觉出出来

（我这里写这些，不是为了逆向，只是想让大家看到里面的布局设计以及器件选择做学习，抄的话没有意思；因为逆向只能一次，但正向才有无数种可能）

大概分了一下区出来，首先就是没有大规模铺铜，这是对的（大面积的地对于模电是灾难），可以控制很多东西。

尽量是保证一块完整的地

尽量是保证一块完整的地

接着是隔离的思想，在关键的网口以及 ADC 这里使用了隔离器件，ADC 这里是使用的纳芯微的器件：

我没咋写过

我没咋写过

然后就是复杂的切换网络，这里是为了两个事情：自动校准和 AUTO 档位切换，ADI 的开关居多；输入这里是气体管和压敏电阻，毕竟壳子上面写的可以扛住 1000V 过压，你猜谁在承担压力？另外还有 CC 的电阻（应该是分 1KV 的量程）

电压表测量范围：±(0~1100v)。速率1-100plc可调。5档量程（100mv，1v，10v，100v，1kv）。支持usb，串口，lan通讯。有配套上位机。

电源这里也是大头，各种电容，变压器，线性稳压都招呼上来了。

硬件选型

让我高兴的一点就是，里面使用了不少国内的信号链器件，比如大家关心的 ADC：

领慧是老朋友了

领慧是老朋友了

左上角和左边还能看到 LHE5400（匹配电阻）：

新时代是要用新器件的，INL 是 1 个 PPM（外置晶振也在上面）

新时代是要用新器件的，INL 是 1 个 PPM（外置晶振也在上面）

ADC 本身已经达到 ppm 级线性；所以系统瓶颈变成分压网络+基准+热电势，系统结构图大概是这样：

        Vin (±1000V)
              ↓
      精密分压网络（ppm级）
              ↓
       前端缓冲 / 滤波
              ↓
       LHA5658-2 ΣΔ ADC
              ↓
     数字滤波（sinc3 / sinc5）
              ↓
             MCU
              ↓
             显示

公式：

基准（ADR1399）决定绝对精度，ADC（LHA5658）决定分辨率 + 噪声

另外还有一颗：

这颗好多年了，80 年代的

这颗好多年了，80 年代的

性能无出其右

性能无出其右

也有可能是做 buffer 的，离开关很近

也有可能是做 buffer 的，离开关很近

刚开始拆了忍不住还发个朋友圈：

领慧大佬直接就来捉人来了：不过这文章也是鸽了俩天又俩天

领慧大佬直接就来捉人来了：不过这文章也是鸽了俩天又俩天

总之国内在高端信号链这一块发力已经很猛了，基本上也算是可圈可点了，接下来就看工程师的系统设计能力了～

看看基准

ADC 说完了，势必是要聊聊 REF：

实际是用一个罩子盖住的

实际是用一个罩子盖住的

为了展示我打开了盖子

为了展示我打开了盖子

先插一嘴，REF 这个东西，除了看 datasheet，还得实测：

作者测了前十的基准

作者测了前十的基准

投入这块真的是蛮大，高端仪表不仅烧脑子还烧钱包，接着说回这颗 ADR1399K，你觉得它是什么的升级款？LM3xx？？？对了，就它：

其实高端仪表看的是 REF 的长期稳定性

其实高端仪表看的是 REF 的长期稳定性

至于这个初始精度，这个倒是好标定，所以这种带加热器的埋入式齐纳电压基准源 绝对是绕不开的。

ADI 有意的把他们放一起比较，其实也是默认是一个家族的产品

ADI 有意的把他们放一起比较，其实也是默认是一个家族的产品

7.05 V 输出

温漂：0.2 ppm/°C

噪声：1.44 μV p-p（0.1–10 Hz）

长期漂移：7 ppm/√kHr

内部带 温控加热器（oven）

对比一下：

要做到 7½ 位 DC 表 → 必须上火热的小玩意儿

那为什么不用 LTZ1000？

我觉得大多数肯定一说这个八位半就在想 LTZ1000，ADR1399 和 LTZ1000 的关系：

我只能说ADR1399 是：“工业化、可量产的 LTZ1000 方案”，这个表用 1000 的话，可能会更好；另外使用了 LCC 封装也是为了大批量出货设计，说实话还是 TO-46的封装性能更好。

简单看看输入

规格书反复提到极低噪声模拟电路，优异线性度，精密电阻分压网络，低热电势设计；这表明前端很可能至少有两条思路：

低压档：高输入阻抗缓冲 / 放大 / 低漂移测量链

高压档：精密分压网络把 100 V、1000 V 量程压到内部 ADC 合适范围

一台真正在乎 ppm 级线性和漂移的电压表，分压器不会只是“电阻一分就完事”，而是要考虑：电阻绝对精度+比值精度+温漂跟踪+长期漂移+自热+热电势+漏电路径+保护继电器和开关引入的热 EMF；这台表虽然体积不大，但真正决定性能的往往就是这些“看似普通”的模拟细节。

关于数字部分

可以方便的使用Type-C + 网口 + 串口

可以方便的使用Type-C + 网口 + 串口

考虑到不需要低功耗，这里需要一个 12V 的电源供电；个人使用就是 USB 口：

使用的时候就是这样，但是还是有点高这个插口，如果升级的话可以靠下一些

使用的时候就是这样，但是还是有点高这个插口，如果升级的话可以靠下一些

LAN 口是给工业用户使用的，非常方便组网和控制，使用了 WCH 的芯片做支持：

单芯片就可以了

单芯片就可以了

至于串口控制那就是工业环境做闭环控制方便了，可以直接固定在上面；因为不需要特别多的计算：

一颗 103 熠熠生辉

一颗 103 熠熠生辉

不少 IO 都是控制开关做各种状态机切换去了。

好，不管怎么样，内部就是这样的一个情况了，比较有意思一点是，在自带的上位机里面居然有 8.5 位到选项（我能不能这样想，取上者 者得其中，做 8.5 的性能，做不到自然就降到了 7.5，hhhh，这是一个有意思的细节）

研发细节

产品大家平时都是看成品，但是很少知道一些幕后花絮，尤其这样高精度的仪器，我放一些图供观赏：

fluke 5700A，一台好的校准必不可少

fluke 5700A，一台好的校准必不可少

两台八位半

两台八位半

符合需要用更高一级的仪器来研发的思路

高精度的仪器开发离不开各种仪器仪表的辅助，以上只是让大家了解一下 1107 的研发一角。

聊聊参数

我感觉设计这个仪器更像是乐老师个人的挑战，之前就做到了 6.5，所以这么多年过去了，能不能突破自我 ；而6.5和7.5差距很大的，降维打击（之后有个例子可以看到）。

6.5考虑1uv，2uv跳动，7.5考虑0.1uv，0.2uv跳动

它的名字叫“七位半直流电压表”，意思不是“永远能给 7.5 位有效精度”，而是它的显示分辨能力非常高，最大显示位数达到 12,000,000。这意味着它更像是一台高分辨率的 DC nanovoltmeter设备，目标是把很小的直流电压变化显示出来，比如微伏级甚至更细的变化。

规格书还特别点名适合：基准电压源筛选、量子与材料实验中的微弱电压、低噪声放大器/精密运放失调与漂移测试、高精度传感器输出、电池单体和模组开路电压测试，它追求的不是多功能，而是 DC 电压这一项做到很深。

高分辨率

规格书写到，在低量程下分辨率可到 0.1 μV 甚至以下，而在 1000 V 量程时分辨率可到 0.1 V；并且读取速率支持 1–100 PLC，对应大约 0.5 sps 到 40 sps。

这里要注意一个工程上的点：分辨率 ≠ 精度 ≠ 噪声底。

比如它能显示 0.1 μV 级变化，不代表任何时候都能相信最后那一位；最后几位是否有意义，还取决于：当前量程+PLC 积分时间+是否做过 ACAL+环境温漂+接线热电势+被测对象本身的噪声和漂移

正确理解不是“它能测出 0.1 μV 的真实值”，而是“在合适条件下，它有能力把微小直流变化分辨出来”。

高精度

文档第一页说“提供高达 15 ppm 的基本精度”，后面的表格又给出了更细的精度表达方式，采用典型 DMM 的形式：±（% of reading + % of range）

例如在 10 V 量程，1 年规格是：**±(0.0015% of reading + 0.0001% of range)**。

把它换算一下更直观假设测 10.000000 V，在 10 V 档，1 年误差约为：

读数项：10 V × 0.0015% = 150 μV

量程项：10 V × 0.0001% = 10 μV

总和大约 ±160 μV，也就是大约 16 ppm of reading 的量级，这和首页说的“15 ppm”基本一致。

高输入阻抗

规格书写明：

10 V 及以下量程：输入阻抗 > 10 GΩ

10 V 以上量程：输入阻抗 = 10 MΩ

对高阻源来说，输入阻抗越高，仪器越不“拉低”被测点电压；如：基准源输出经高值电阻网络分压；电化学、传感器、微弱源，以及某些开路电压测试；如果输入阻抗不够高，测量动作本身就改了被测对象。所以它在低压档提供 >10 GΩ，明显是为了照顾高阻、微弱、精密 DC 源。

但也要注意： 到了 100 V / 1000 V 档只有 10 MΩ，这就更像传统 DMM 的高压测量输入了，因为高压档通常要经过分压网络，超高输入阻抗不容易兼顾精度、线性和保护。

给出 PLC（Power Line Cycle） 这一类采样/积分设定：1–100 PLC；好处是：对工频及其谐波干扰更友好，能把随机噪声平均掉，也更适合直流高精度测量，那代价就是速度下降。（无 PLC 不直流，散会！）

直流电压测量指标

它的量程有：100 mV，1 V，10 V，100 V，1000 V

对应分辨率分别是：

100 mV 档：10 nV

1 V 档：100 nV

10 V 档：1 μV

100 V 档：10 μV

1000 V 档：100 μV。

首页文字里说“最低量程如 1V 或 10V 可达 0.1 μV”，但详细表中其实 100 mV 档分辨率是 10 nV，1 V 档是 100 nV，10 V 档是 1 μV；也就是说，从表格看，真正最低分辨率应该出现在 100 mV 档；这种小冲突一般出现在宣传文字和规格表之间，工程上应该以详细规格表为准。

也可以和市面的七位表对比一下：

看上去是差不多的

看上去是差不多的

ADMX3651 的 100mV 档位分辨率是 100nV

ADMX3651 的 100mV 档位分辨率是 100nV

七位半是 10nV，六位半是 100nV，这就是差距。

最近还收了一台二手的爱德万 6552（五位半）：

最小分辨率也是 uV 了，和 nV 无源

最小分辨率也是 uV 了，和 nV 无源

所以六位半是 nV 测量的最低门槛。

温度系数与噪声

文档还给了温度系数和噪声数据。比如在 10 PLC（5 分钟） 条件下：

100 mV 档标准方差：0.6 ppm，峰峰噪声：0.7 μV

1 V 档标准方差：0.15 ppm，峰峰噪声：1 μV

10 V 档标准方差：0.08 ppm，峰峰噪声：5 μV

100 V 档峰峰噪声：0.6 mV

1000 V 档峰峰噪声：0.8 mV。

一个容易让人困惑的点

按常理讲，低量程通常更敏感，对绝对噪声要求更苛刻；这里表里给出的“峰值噪声”并不完全呈现直观的线性规律，比如：1 V 档峰峰 1 μV，10 V 档反而峰峰 5 μV。这不一定矛盾，因为：量程切换可能对应不同前端路径，峰峰值受采样时间窗、统计方式影响很大，“标准方差”和“峰峰值”并不是一个概念。另外规格书本身较简略，测试方法未展开（别骂我）所以这组数值更适合当作量级参考，而不是像高端 8½ 位 DMM 数据手册那样拿来做非常严密的二次推导。

ACAL

我写的双基准校准就是这个文章的前导篇（因为这个表乐老师最骄傲：支持单电压基准源（7v-10v）校准全量程（同3458A及6581的电压校准功能））

表里有“无 ACAL / 执行 ACAL”的温度系数对比；校准用来修正：零点+增益+内部温漂引起的偏移，使用的时候仪器开机后最好预热，当环境温度变化较大时，重新做一次 ACAL 会更稳，对追求 ppm 级结果的场景，ACAL 很重要

规格书也明确写了测试条件为：预热 15 分钟，采样率 1 sps；说明标称指标不是“冷机瞬间插上就到最佳”，而是在进入热平衡后才成立。

另外也有 7106 可以做手持的校准

另外也有 7106 可以做手持的校准

聊聊真真正正的使用场景

锂电池 OCV 测量

这是最明确的应用方向之一。因为电池单体电压通常在几伏范围内，正好在它的优势量程；而要分辨电芯一致性，往往看的是 mV 级、甚至更细，开路电压测量要求仪器自身负载很小，>10 GΩ 很有帮助；低噪声、低漂移更适合做分选和老化对比。

所以如果做电芯分选、老化趋势、K 值异常筛查，这类表是对路的。

基准源和精密模拟电路测试

比如常讨论的LT1021、LTC6655、ADR1000 这类基准，还有精密运放失调，低漂移前端的输出，以及电桥/传感器静态电压，这台表很适合做慢速高精度 DC 记录。记录初始精度+温漂+长期漂移和微小偏置变化但它不适合替代示波器看动态波形，因为它本来就是积分型、低速读数设备。

实验室微弱直流测量

规格书提到：塞贝克效应，霍尔效应，量子和材料实验等微弱信号；这种应用的共同特点是：频率很低，甚至近似直流，幅度很小，而且环境噪声和热电势很讨厌，另外对零漂和重复性敏感

所以这台表的“低热电势设计”就特别关键。很多时候不是 ADC 不够，而是接线柱、继电器、铜-铜合金接点、温差风流导致的热 EMF 已经到几微伏了，这会直接淹没信号。

一个误区：高分辨率不代表现场就能测到同样精度

比如测 1 μV 级变化时，真正限制测量的往往不是表，而是：接线端子的热电势，环境温度梯度，漏电，地回路，屏蔽，被测源自身 1/f 噪声，预热时间不够

所以这类仪器只有放到合适的测量系统里，才会显出价值

建模一下

这段就是班门弄斧了，为这表写一点误差模型；假设输入经过量程网络后，ADC 实际看到的是：

：第 档量程的比例系数

：前端失调、热电势、缓冲器偏移等折算到 ADC 输入端的总偏置

ADC 输出码值满足：

：数字满量程比例系数

：ADC 实际使用的参考电压

：量化与调制残余

：模拟噪声

：滤波后剩余噪声

反算回输入端：

这就是整机的主公式。

ADC 本质测的是输入与参考的比值，不是绝对电压，所以如果参考有误差：

那么读数相对误差一阶近似就是：

也就是说：

基准漂 10 ppm，整机读数天然就漂 10 ppm

这就是为什么 DVM1107 会选 ADR1399 这种炉控埋层齐纳，而不是只用 ADC 内部 2.5 V bandgap。ADR1399 的温漂典型 0.2 ppm/°C，而 LHA5658-2 内部参考温漂典型是 ±3 ppm/°C，量级差了一个多数量级。

量程网络模型

DVM1107 有 100 mV、1 V、10 V、100 V、1000 V 几个档位，所以一定存在一个量程选择网络，把它抽象成：

其中 包含：电阻比误差，温漂不匹配，自热，继电器接触电阻变化，漏电，PCB 表面吸湿

于是整机读数变成：

：ADC / 前端总增益误差

：折算到输入端的总零点偏置

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现在看 LHA5658-2，规格书给了很多不同 ODR 下的噪声数据；以 sinc5+sinc1、外部 5 V 参考为例：

250 kSPS：12.9 μV rms

1000 SPS：0.75 μV rms

49.96 SPS：0.18 μV rms

5 SPS：0.07 μV rms。

这就是一个非常典型的 ΣΔ 特性：

带宽越窄，低频噪声越小

把 ADC 输出端噪声记为 ，折算回输入端：

如果 10 V 档前端大致把输入缩放到 ADC 适合范围，且整体比例接近 1:1 附近量级，那么在低速时，ADC 噪声就是 亚微伏到微伏级。

这和 DVM1107 在 10 V 档表里给的峰峰噪声 5 μV 量级是相容的：整机最终噪声不只来自 ADC，还叠加了基准、分压、自热、热电势、环境耦合。

另外LHA5658-2 的关键不是“24 位”这几个字，而是它内部的数字滤波器：sinc5 + sinc1，sinc3，enhanced 50/60 Hz rejection。

数学上可以把整个 ADC 看作：

其中 是数字滤波器冲激响应。

其中sinc 滤波器的频响大致是：

时类似 sinc3，多级组合时类似 sinc5+sinc1。

带来的效果是：压低高频整形噪声，在某些频率形成深陷波牺牲响应速度换低噪声；这就是为什么 DVM / DMM 都喜欢这种结构：它天然擅长 DC 和低频，不擅长高速宽带。

LHA5658-2 说明它能实现很强的 50/60 Hz 抑制，例如某些模式下 50/60 Hz 附近能有很高抑制；而 DVM1107 的读数速度也明显偏慢，PLC 可调。

这两件事本质上是同一件事：

通过延长观测时间，把工频及低频杂散平均掉

所以我们可把总带宽 近似看作随 ODR 下降而下降，于是：

只要 变窄，总噪声就下降。

基准噪声如何进入系统？

ADR1399 的噪声指标：

1.44 μV p-p（0.1–10 Hz）

1.84 μV rms（10 Hz–1 kHz）。

ADC直接拿它作为参考，那么参考噪声会按比例进入读数；设参考电压为 ，参考噪声为 ，则实际比值测量是：

于是参考噪声引入的输入等效噪声大致为：

这有两个重要结论：

结论 1

参考噪声带来的误差是比例型的，信号越大越明显。

结论 2

由于 ADR1399 本身已经很安静，这部分通常不是第一大头；真正更麻烦的往往是pcb 设计问题；也就是说，基准芯片本身很强，但系统没做好，最后也白搭。

热电势模型

ADR1399 数据手册明确提醒：不同金属接点形成热电偶，可能产生 1 μV/°C 到 40 μV/°C 的寄生热电势。

那这个量级有多夸张？

对 10 V 档来说：1 ppm = 10 μV，如果某个接点温差 1°C，热电势 10 μV/°C，那就是 1 ppm 误差

于是零点项应写成：

其中热电势项可以写成：

：第 个材料结点热电势系数

：该处温差

这解释了为什么这类表一定强调温度和材料，因为对微伏级读数来说，这不是小修饰，而是主导项。

我给你看一个 fluke 的表笔，1920 美刀

我给你看一个 fluke 的表笔，1920 美刀

长期漂移模型

整机长期漂移可以分成几部分：

ADR1399 长期稳定度典型 7 ppm/√kHr，DVM1107 规格里写到 10 V 档年漂移可到 15 ppm 量级。

这很合理，因为整机年漂移不会只等于基准漂移，还要加上：分压网络老化，继电器接触变化，PCB 吸湿与应力校准残差；所以可以这样理解：

ADR1399 决定了这台仪器“有资格进入 ppm 级”，但整机最终 1 年 15 ppm 说明系统其余部分才是最后上限

整机误差预算总公式

读数相对误差

分别对应：基准误差+分压比误差+增益标定残差+ADC / 系统 INL+共模残差+电源耦合残差

零点绝对误差

噪声 rms 合成

如果把噪声视作独立，可写为：

其中 通常包含工频残余，温漂引起的慢变化，接线热噪与热电势波动这些。

最终读数模型

于是整机可写成：

其中：

而慢漂则叠加为时间相关项 。

后记

这台 DVM1107 不是玩具，也不是普通桌面万用表换壳，它明显是针对直流精密测量做了专门优化的产品。其设计重点集中在：恒温参考，低噪声模拟前端，精密分压，低热电势，高输入阻抗，慢速积分读数；这些都是典型的精密 DC 仪器路线。

但同时，它的规格书还不够“计量明”，所以现阶段更合理的评价是：从参数宣称看，性能相当可观；从文档完备性看，还需要更多验证；最适合做专门的 DC 精密测量，而不是泛用台表。

乐老师这么多年都是DIY 圈内的标杆，这次的产品也是诚意满满；在这个日渐趋同的仪器仪表市场出现了如此亮眼的产品，不管怎么说，都是一个里程碑的事情；极致的工程本来就迷人，当然产品也是。

（当然在没有原理图之前，整体原理和设计和写作内容略有出入，请以原机器为主）

https://www.fluke.com/en-us/product/accessories/test-leads/5440a-7002?srsltid=AfmBOooCwWn5njXPoqbDBY6smVeZdfB1gA_C6MvnFIgtAhI7uQ3kS6AS#country-picker-mobile

https://www.legendsemi.com/product_1/110.html