第六章,数位伏特计和频率计.pdfVIP

國立成功大學電機系 儀器系統與晶片組 1 第六章、數位伏特計和頻率計 6-0 、簡介 數位伏特計主要是藉由 ADC ，將類比電壓值以數字來顯示。而所謂數 位三用電表即是具數字顯示功能的電子式 VOM 。 採用 ADC 需要穩定的計數器，若欲計數穩定，計數時脈(Clock generator)的頻率必須非常穩定而且夠高（比例於解析度）。 6-1 、數位伏特計（DVM ，Digital voltmeter ） 這裡介紹了兩型數位伏特計，型態的分別主要是以 ADC轉換信號的方 式來命名。 (1)斜坡型 DVM (Ramp-type DVM) 斜坡型 ADC 加 BCD- 七段推動器即形成數位伏特計,如圖 5-1 （圖6-1 相 同於圖 5-1 ）。如圖所示，t時區計數， t時區鎖定數字且歸零十位計數 1 2 器 。 鎖 定 的 數 字 再 經 由 BCD– 七 段 推 動 器 顯 示 數 字 (BCD-to-seven-segment decoder/drivers) 。為節省能源，t 時區關掉顯示 1 LED ，t時區再打開，由於閃爍頻率夠高，眼睛仍然覺得連續顯示。 2 圖 6-1 斜坡型 DVM 國立成功大學電機系 儀器系統與晶片組 2 範例 6-1 若時鐘頻率為 1.5 MHz ，計數t時間若欲顯示的最高數字為 1999 ，請 1 建議斜坡產生器的頻率（若 t2 ＝0.25t1 ）。 Solution: Maximum pulses counted, N=1999 Clock time period = 1/f 1 1 t1 N × 1999× 1.33 ms f 1.5 MHz t2 0.25t1 0.25 ×1.33 ms 0.33 ms t1 +t2 1.33 ms +0.33 ms 1.66 ms 1 1 Ramp generator frequency, f R 600 Hz t1 +t2 1.66 ms (2)雙斜率積分型 DVM 若要提高斜坡型 DVM的準確率，則需要精確斜坡電壓 和時間週期 ，但 這非常困難。而雙斜率積分法則可免除這些限制。但雙斜率積分法的 AD 轉換速率是最慢的，若轉換頻率的要求不高，雙斜率積分法是最便宜且準 確的方法 。本法如圖6-2所示。 (已知穩定電源) C Clock Vk - R + Vo - Vi + (待測類比電壓) Zero-crossing AN