【2017年整理】电子测量技术(3版)五2部分.ppt

数字式电压表（DVM）是利用模/数（A/D）转换器，将模拟的被测电压量转换成数字量，然后利用十进制数字显示方式显示被测量数值的电压表。 数字多用表的框图如图5.13所示。;目前数字电压表的品种很多，按其模/数转换器（A/D）原理来区分，可分为斜坡式、双积分式、比较式和复合式等四类。;2．双积分式数字电压表 利用积分器对被测电压进行正向和反向两次积分，得到与输入电压平均值成正比的时间间隔T，并在T的时间间隔内对时钟脉冲进行计数，最后用数字显示被测电压值。 3．比较式数字电压表 利用输入的模拟电压与基准电压进行比较的方法，把模拟量直接转换成数字量的电压表。 4．复合式数字电压表 复合式数字电压表是将积分式与比较式结合起来，取长补短发展起来的一种测速快、抗干扰能力强的高精度DVM。 ;1．测量范围 测量范围包括显示的位数、量程的范围和是否具有超量程能力等。 （1）显示位数 位数是指能显示0~9共十个完整数码的显示器的位数。其中1/2位，指的是最高位只能取“1”或“0”，不能将0~9十个数码全部显示的位。 （2）量程的范围 DVM的量程范围包括基本量程和扩展量程。基本量程是测量误差最小的量程，它不经过衰减和放大器；扩展量程是采用输入衰减器和放大器来完成的，它的测量精度比基本量程的测量精度降低。;（3）超量程能力 1/2位和基本量程结合起来，说明DVM是否具有超量程能力。 2．分辨率 分辨率是指DVM能够显示的被测电压的最小变化值，即显示器末位跳动一个数字所需的电压值。在不同的量程上DVM的分辨率是不同的，在最小量程上，DVM具有最高分辨率。 3．测量速率 测量速率是指每秒对被测电压的测量次数，或一次测量全过程所需的时间。;4．输入特性 输入特性包括输入阻抗和零电流两个指标。 直流测量时，DVM输入阻抗用Ri表示。量程不同，Ri也有差别，一般在10～1000MW之间。 交流测量时，DVM输入阻抗用Ri和输入电容Ci的并联值表示，一般Ci在几十至几百皮法之间。;5．抗干扰能力 DVM的干扰分为共模干扰和串模干扰两种。仪器中采用共模抑制比和串模抑制比来表示DVM的抗干扰能力???一般共模干扰抑制比为80～150dB；串模抑制比为50～90dB。 在DVM中抑制串模干扰的措施有两种，一是在DVM的输入端设置滤波器；二是从A/D转换原理上采用双积分电路来消除干扰。 在DVM中抑制共模干扰主要采用输出端浮置的办法。; ;1．数字电压表的组成 数字电压表的组成如图5.14所示。;2．逐次逼近比较式DVM的基本原理 （1）电路组成框图。如图5.15所示，逐次逼近比较式A/D转换器由电压比较器、D/A转换器、逐次逼近寄存器（SAR）、逻辑控制电路和输出缓冲器等部分组成。;(2)工作原理 逐次逼近比较式A/D变换是属于直接式A/D变换。其基本原理是用被测电压和一个可变的已知的电压（基准电压）进行比较，直至比较结果相等。达到测出被测电压值的目的。 (3)工作特点 ①测量速度快。 ②测量精度取决于标准电阻和基准电压源的精度，还与D/A转换器的位数有关。 ③由于测量值对应于瞬时值，而不是平均值，所以抗串模干扰能力差。;3．双积分式DVM的基本原理 V-T变换原理是用积分器将被测电压转换为时间间隔，然后用电子计数器在此间隔内累计脉冲数，数字显示测量结果，计数的结果就是正比于输入模拟电压的数字信号。;图5.16 双积分器的电路模型 ; (2)工作原理 在一个测量周期内，借助于积分器的两次积分过程，获得与积分电压成比例的时间间隔。如图5.17所示，首先将被测电压 U x加到积分器的输入端，在确定的时间第一次积分，对 U x定时积分，定时时间为t1~t2段，记为T1，积分输出 第二次积分，对标准电压定值积分，积分时间段为t2~t3，记为T2，积分输出 ;两次积分后输出电压为 U o=Uo1 + Uo2 = 0，则 —— u x = —— U ref 解得 若用计数器在T1 、T2时间间隔内计数，计数脉冲周期为T0，计数值分别为N1、N2，则 ; 通过以上分析，我们可以设计出双积分型A/D转换器的原理框图，如图5.18所示，包括积分器、比较器、计数器、逻辑控制和时钟信号源等几部分。;5.5 电压测量的应用;2．用模拟式万用表测量直流电压 模拟式万用表的直流电压档由表头串联分压电阻组成，其输入电阻一般不太大，而且各量程档的内阻不同，同一块表，量程越大内阻越大。在用模拟式万用表测量直流电压时，一定要注意表的内阻对被测电路的影响，否则将可能产生较大的测量