数字万用表原理及发展PPT.pptVIP

模拟万用表 ;掌握要点: 1.模拟式万用表与数字式万用表的不同. 2.模拟式电压表的测量原理 3.数字式万用表的测量原理 ;模拟式万用表 基本电物理量测量：电压/电流/电阻，俗称三用表 指针式万用表小巧结实，经济耐用，灵敏度高，但读数精度差 ;模拟万用表的表头：动圈式与动铁式的不同;模拟式直流电压测量;通过比较，可得结论:;模拟万用表原理;模拟表的测量特点: 结构简单,使用方便 误差取决于表头本身和倍压电阻的准确度 灵敏度不高,输入电阻低,负载效应不可忽略 ;电子电压表 输入阻抗Ri=(R1+R2+R3)/ Ri’ ≈ R1+R2+R3(一般大于10MΩ) 输入阻抗很大,且与量程 无关 接入放大器提高电压表的灵敏度 ; 模拟万用表 ;数字式万用表 快速精确读数 更高的精度和准确度 除具有指针式万用表的一般测试功能外．还可测试电容、温度和频率等参数 过载保护及杭干扰能力强;高精度数字万用表;DM3000原理框图;（1）有效值;（2）平均值;数字万用表的一般框图;数字万用表的核心：A/D转换器 ;（1）逐次逼近比较式A/D变换器;逐次逼近比较式A/D变换器的工作原理与天平称重相类似，被测量好比是被称的重物，等效数字量好比砝码。 将被测电压Ux与分级递减的各级基准电压Er（砝码）逐一进行比较。按“大者弃，小者留”的原则，依次从高位到低位逐一进行比较，使输出的基准电压与被测电压逼近相等。 当Ux=Uref时，比较器输出为零，相当于天平平衡，最终数字输出的数值就是被测信号的电压值。;特点：1、逐次逼近比较式A/D变换器测量速度快；2、精度取决于权电阻网络和基准电压源的精度，且与D/A转换位数有关；3、抗串模干扰能力差。 ;（2）双积分式A/D变换器;工作过程分为准备、采样和比较阶段;1）准备阶段（t0 ~ t1）： 积分器输入电压为零，使输出电压也为零，计数器复零. 2）采样阶段（t1~ t2 ）: 即定时积分阶段,该阶段时间事先设定好，即T1为定值. 在t1时刻，逻辑控制电路使开关S接通UX，积分器开始对UX积分，设UX＞0，则积分器输出电压线性递减 ，反之线性递增 。 至t2时刻，即计数器计数达到最大容量N1时 ，计数器输出溢出信号，逻辑控制电路使开关S断开、关闭闸门、计数器复零。 ;在t2时刻积分器的输出电压为： U01 = （1） T1= t2 – t1为定时采样时间 3）比较阶段（t2~ t3 ）：在t2时刻，控制电路使开关S接通与Ux极性相反的基准电压UR，积分器开始对UR反向积分，其输出电压从 U01 反向逐渐增大、趋向于零。同时，控制电路使闸门打开，计数器对时钟脉冲进行计数。当积分器输出电压等于零时，即t3时刻，零比较器输出信号给控制电路使开关S断开，关闭闸门，计数器停止计数，并将计数结果（设计数值为N2）送至显示器显示。 ;在t3时刻，积分器的输出电压为零，此时有： U 02 = U 01 + 即： = 0 （2） 式中，T2= t3 – t2为比较时间。 结合（1）（2），得 或 由上式可知，UR、T1均为定值，所以被测电压UX与比较 时间T2成正比。;由于计数器是对同一时钟脉冲进行计数，则有：T1 = N1T0 ，T2 = N2T0 （T0 为时钟脉冲周期），代入上式可得： 或 UR为定值，N1为计数器的最大计数容量,也为定值，所以被测电压UX与计数值N2成正比。;不同被测电压时，积分示意图;工作特点 1）在测量过程中，需要通过两次积分将UX变换为与之成正比的时间间隔，所以双积分式A/D变换器属于V―T变换式。 2）测量准确度高。双积分式A/D变换器的准确度主要取决于基准电压的准确度和稳定度，而与R、C、T0无关，因而准确度高。 3）抗干扰能力强。 4）测量速度慢。;万用表是如何测量电压、电流、电阻、电容等参数的？;测量直流电压原理;测量直流电流原理;交流测量－真有效值测量;二线电阻测量;四线电阻测量原理;二极管测试 ;对二极管进行检测;电容测试;DVM的组成原理及主要性能指标; 直流或慢变化电压信号的测量（通常采用高精度低速A/D转换器）。 通过AC-DC变换电路，也可测量交流电压的有效值、平均值、峰值，构成交流数字电压表。 通过电流-电压、阻抗-电压等变换，实现电流、阻抗等测量，进一步扩展其功能。 基于微处理器的智能化DVM称为数字多用表（DMM，Digital MultiMeter）。 DMM