2、核心器件选型：主控MCU、ADC芯片、前端模拟开关
好，咱们进入第二章。这一章我打算聊聊核心器件的选型。说白了，就是决定这块万用表用谁的“大脑”、用谁的“眼睛”，以及怎么把信号“喂”进去。
我个人习惯，在画原理图之前，先把这三样东西定死。因为它们的引脚、封装、供电要求，直接决定了你后面PCB的布局和走线。选错了，后面全得重来，那滋味可不好受。
2.1 主控MCU：STM32还是ESP32？
很多朋友一上来就纠结：用STM32还是ESP32？我的建议是，先别急着站队，先看需求。
STM32F103系列，我用了快十年了。它最大的优点是稳定、资料多、外设丰富。你想想看，一个万用表需要什么？需要ADC采样、需要SPI/I2C通信、需要驱动LCD屏幕、需要处理按键中断。这些STM32的硬件资源几乎都是现成的，而且库函数写得非常成熟。
我在项目中遇到过用STM32做高精度数据采集的场景。当时需要同时采集4路模拟信号，还要实时显示波形。STM32的DMA配合定时器，几乎不占CPU资源，跑起来非常稳。
ESP32呢？它的强项是Wi-Fi和蓝牙。如果你的万用表需要联网、需要手机APP控制、需要上传数据到云端，那ESP32是首选。但要注意，ESP32的ADC精度一般，内部参考电压也不太准。做万用表的话，我建议只用它做控制和通信，模拟采样部分交给外部ADC芯片。
嗯，这里要注意一点：ESP32的功耗比STM32高不少。如果你打算做便携式、电池供电的万用表，STM32的低功耗模式会更友好。
我的选型结论：
- 纯手持、高精度、低功耗 → STM32F103（性价比之王）
- 需要联网、物联网功能、远程监控 → ESP32（但外挂高精度ADC）
- 预算充足、追求极致性能 → STM32H7（带硬件浮点运算，适合FFT分析）
2.2 ADC芯片选型：ADS1115 vs AD7190
ADC是万用表的“眼睛”。眼睛好不好，直接决定了你测电压准不准。
ADS1115，我估计很多朋友都用过。它是个16位的Δ-Σ ADC，内置参考电压，I2C接口，4个单端通道或者2个差分通道。优点是小巧、便宜、好焊接。缺点也很明显：采样率最高只有860 SPS，而且噪声性能一般。
我记得有一次，我用ADS1115做一款简易万用表，测1V以下的电压时，最后一位数字总是跳来跳去。后来查了数据手册才发现，它的有效分辨率在高速模式下只有12位左右。所以，ADS1115适合做入门级、三位半的万用表。
AD7190就不一样了。这是一颗24位的Δ-Σ ADC，自带可编程增益放大器（PGA），内部温度传感器，还有专门的参考电压输入。它的噪声极低，在增益为128时，峰峰值噪声只有几十纳伏。说白了，这就是专业万用表才会用的芯片。
我做过一个项目，要求测量微伏级别的信号。当时试了好几种ADC，最后选了AD7190。配合外部高精度参考电压，实测分辨率能达到0.1μV。当然，代价是价格贵了10倍，而且封装是TSSOP，手工焊接有点费劲。
| 参数 | ADS1115 | AD7190 |
|---|---|---|
| 分辨率 | 16位 | 24位 |
| 采样率 | 最高860 SPS | 最高4.8 kSPS |
| 内置PGA | 无 | 有（增益1~128） |
| 接口 | I2C | SPI |
| 参考电压 | 内置（精度一般） | 外部（可接高精度基准） |
| 典型应用 | 三位半万用表、传感器采集 | 六位半万用表、精密测量 |
| 价格 | 约5元 | 约50元 |
小提示：如果你选AD7190，记得在PCB布局时，把模拟地和数字地严格分开。我见过有人把AD7190的AGND和DGND直接连在一起，结果噪声大了好几倍。嗯，这个坑我踩过。
2.3 前端模拟开关选型
万用表要测电压、电流、电阻，还要切换量程。这些切换工作，靠的就是前端模拟开关。
模拟开关的核心指标有三个：导通电阻、漏电流、带宽。
导通电阻越小越好。你想想看，如果开关本身有100Ω的电阻，测低阻值电阻时，误差会非常大。我一般选导通电阻在10Ω以下的型号。
漏电流也很关键。测高阻值电阻（比如10MΩ）时，开关的漏电流如果达到纳安级别，就会引入明显的测量误差。我曾经用过一个便宜的模拟开关，漏电流在高温下飙到了几十纳安，测出来的电阻值完全没法看。
带宽决定了你能测多高频率的信号。对于直流万用表，带宽要求不高，几百kHz就够了。但如果你要做交流电压测量，带宽至少要到1MHz以上。
常用的型号有：
- CD4051：经典8选1模拟开关，导通电阻约100Ω，适合低速、低精度场景。优点是便宜、好买。
- ADG708：8选1，导通电阻约4Ω，漏电流极低（pA级），带宽20MHz。我比较推荐这款，性能均衡。
- MAX4051：与CD4051引脚兼容，但导通电阻更低（约30Ω），适合替换升级。
注意事项：模拟开关的电源电压一定要和输入信号范围匹配。比如你用的是±5V供电的开关，输入信号就不能超过这个范围。否则，开关内部的ESD保护二极管会导通，轻则测量不准，重则烧毁芯片。我曾经因为没注意这个，烧了三个ADG708，心疼啊。
好了，核心器件选型就聊到这里。下一章，咱们开始画原理图，把这三个芯片连起来。到时候我会详细讲每个引脚怎么接、去耦电容怎么放、模拟地怎么处理。嗯，那才是真正动手的时候。