电子测量技术 课件 第3版（第2章2-4） 数字式电压表.pptx

第2章 电压测量技术;2.6 电压测量的应用;2.4 数字式电压表;一、数字式电压表的主要技术指标;1.精度;对于数字式电压表，常用的基本误差的表示方法有两种。;【例2.3】分别用某4位数字电压表的2 V挡和200 V挡测量1.5 V电压。已知2 V挡和200 V挡的精度均为 若两种情况下测量结果分别为1.512 V和1.5 V，求该数字电压表进行测量引入的B类标准不确定度各为多少？;解： ① 用该数字电压表2 V挡测量1.5 V电压时， 1个字代表的 电压值为0.001 V，则该数字电压表的最大允许误差为：; ② 用该数字电压表200 V挡测量1.5 V电压时，1个字代表的电压值为0.1V，则该数字电压表的最大允许误差为：;2.测量范围;2）显示位数 ;3）超量程能力 ;3.分辨力;4.输入阻抗;5.测量速率;6.抗干扰能力;2）共模抑制比（CMRR）;二、直流数字电压表;1.组成;1）输入电路 ;3）计数器 ;5）译码器 ;2.分类;1）非积分式直流数字电压表;2）积分式直流数字电压表;3）复合式直流数字电压表;3.逐次逼近比较式数字电压表;1）组成;逐次逼近比较式数字电压表的组成框图;① D/A转换器; 对于n位的D/A转换器，若输入的数字量为二进制码an-1an-2…a1a0，则在基准电压为Uref时，其输出电压为;② 比较器;2）工作原理; 以一个8位的逐次逼近比较式数字电压表来说明该类数字电压表的工作过程。设该数字电压表的基准电压Uref为2.56V，被测电压Ux为1.504V。;② 在t1时刻（时钟脉冲1的下降沿），控制逻辑使SAR寄存器的最高位(a7)置“1”，即SAR寄存器的输出则D/A转换器输出的标准参考电压Uo＝Uref/2＝1.28(V)。 Uo送到比较器的输入端，与被测电压Ux(1.504V)进行比较。;时序波形图;由于Uo (1.92V) ＞ Ux (1.504V)， ΔU ＜ 0，比较器输出Uc为低电平。;时序波形图;这样，在各时钟脉冲的作用下，逐位使ai置“1”，并根据Uo与Ux的比较结果，决定ai是一直保持为“1”还是返回为“0”。最后，在第9个时钟脉冲结束后，转换结束标志EOC变为高电平，表明转换结束，SAR寄存器输出二进制该二进制码即为被测电压Ux (1.504V)转换后的数字量，经译码后进行显示。;时序波形图;工作波形图;3）特点;4.双斜积分式数字电压表;1）组成;双斜积分式数字电压表的原理???图;① 积分器;若输入信号Ui为直流电压，则积分器的输出为;② 比较器;2）工作过程;① 准备阶段（t0～t1） ;② 采样阶段（t1～t2）; 在采样阶段结束时（t2时刻），积分器输出达到负向的最大，即为;③ 比较阶段（t2～t3）; 在t3时刻，Uo＝0，则有;工作时序波形;3）特点;5.三斜积分式数字电压表; t2时刻，电子开关S2接通，S1和S3断开。此时基准电压-Uref接入积分器中进行反向积分，积分器输出电压以较快斜率(-Uref/RC) 上升，同时，高位计数器A从零开始计数。当积分器的输出电压上升到电压值较小的比较电压Uc时，比较器A输出低电平。 为了保证计数的准确，逻辑控制并不是在比较器输出低电平时（即t3时刻）就立即使高位计数器A停止计数，而是在下一个时钟脉冲到来时（即t4时刻）才发出控制信号，控制电子开关S3接通，S2断开，使高位计数器A停止计数。快速积分阶段时间T21对应的高位计数器A的计数值为N21。;1）快速积分阶段（t2～t4）;2）慢速积分阶段（t4～t5）;三斜积分式数字电压表工作波形;三、单片直流数字电压表;1.单片A/D转换器;1）单片A/D转换器ICL7106的原理;ICL7106的管脚图;2.由单片专用集成芯片构成的数字电压表;2.由单片专用集成芯片构成的数字电压表;四、数字电压表的自动测量技术;1）硬件校零; 图所示为并联式自动校零电路，该电路在放大器的反向端接入了一个保持电容C0，通过存储一个与零点漂移大小相等的补偿电压，来减小零点漂移的影响。;① 零采样期;② 工作期;2）软件校零;2.自动校准技术;理想和实际的测量结果;3.自动量程转换技术;1）程控放大电路 ;3）换程控制 ;Thank You!