5电压测量 - OK.PPT

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 5.4.2 A/D转换原理 A/D转换器分类 积分式：双积分式、三斜积分式、脉冲调宽（PWM）式、电压-频率（V-F）变换式等。 非积分式：比较式（逐次逼近式、零平衡式）、斜波电压（线性斜波、阶梯斜波）式、∑-△型A/D转换器等。 1.逐次逼近比较式ADC 基本原理：将被测电压和一可变的基准电压进行逐次比较，最终逼近被测电压。“对分有哪些信誉好的足球投注网站”策略。 基准电压Vr=10V，8位ADC，被测电压Vx＝8.5V的逼近过程。 类似天平称重的过程，精度取决于最小砝码。 逐次逼近比较式ADC(续) 刻度系数：e=Vr/2n （V/字），代表ADC的分辨力。1LSB代表的电压量，逼近时可用的最小“电子砝码”。 单片集成逐次比较式ADC。常见的产品有8位的ADC0809，12位的ADC1210和16位的AD7805等。 2.单斜式ADC（非积分V-T式） 误差： 斜波电压的线性和稳定性、时间测量精度。 比较器的漂移和死区电压。 特点、应用： 线路简单，成本低。 速度取决于斜波电压斜率与被测电压值。 用于精度和速度要求不高的DVM中。 3.双积分式ADC 主 门 计 数 器 逻 辑 控 制 电 路 数 字 输 出 时 钟 S 1 S 2 C R V x - V r V r 积 分 器 比 较 器 - + - + S 1 S 2 V o t 0 t 1 复 零 t 2 t 3 V o V o m T 1 T 2 N 1 N 2 t 积 分 波 形 计 数 器 输 入 b . T 0 1 1 a . 清 零 f 0 T 0 T 0 复零 定时积分 反向定值积分 双积分式ADC的特点 基于V-T变换的比较测量。 速度较低（几-几十次/秒），与被测电压有关，常用于高精度慢速测量。 积分器的R、C元件对转换结果不会产生影响，其精度和稳定性要求不高。 参考电压Vr精度和稳定性影响转换结果，需采用精密基准电压源。如16bitADC，分辨率1/216≈15×10-6，要求基准电压稳定性（温漂）优于15ppm。 比较器要求具有较高的电压分辨力（灵敏度）和时间分辨力（响应带宽）。比较器灵敏度应优于1LSB 对应的电压量。响应带宽决定比较器及时响应积分器输出信号快速（斜率较陡峭）过零时的能力。 响应输入电压的平均值，具有较好的抗干扰能力。选择T1为20ms的整倍数，可消除来自于电网50Hz工频干扰。 4.三斜积分式ADC 提高分辨力（双斜式受比较器的分辨力和带宽所限）。 缓慢进入零点 5.∑-△型A/D转换器 1.∑-△结构的ADC是一种内在的过采样转换器。2.∑-△型ADC以很低的采样分辨率（1位）和很高的采样速率将模拟信号数字化，利用过采样技术（Oversampling）、噪声整形和数字滤波技术增加有效分辨率，然后对ADC输出进行抽取（Decimation）处理，以降低ADC的有效采样速率，去除多于信息，减轻数据处理负担 。3.转换分辨率已高达24位，在各类模数转换器中分辨率是最高的 。 5.5 数字多用表 5.5.1 电流、电压、阻抗变换技术 1.AC/DC变换 检波 2.I/V变换 取样电阻 3.Z/V变换 恒流源 （对C、L需交流参考电压） 5.5.2 数字多用表 DMM主要特点： DVM的功能扩展。 精度：3位半-8位半(Agilent 3458A)。 内置微处理器。自检、自校准、自动量程等自动测量。 通信接口，RS-232、GPIB等。 DMM使用——二端法和四端法测电阻 5.6 DVM不确定度及自动校准、自动量程技术 5.6.1 DVM的误差分析 1.DVM的整体误差 固有误差:一定测量条件下DVM所固有的误差，反映性能指标。 附加误差:环境（如温度）和测量条件（如内阻）引起的误差。 转换误差、满度误差可根据系统组成计算。 衰减器、放大器、模拟开关、ADC 满度误差：与被测电压无关，主要由系统漂移引起。 读数误差：转换误差（刻度误差）+非线性误差。 V x N 0 理 想 特 性 转 换 误 差 影 响 下 的 特 性 满 度 误 差 影 响 下 的 特 性 （ 平 行 于 理 想 特 性 ） 读 数 误 差 和 满 度 误 差 共 同 影 响 下 的 实 际 转 换 特 性 V D 由DVM输入阻抗、输入零电流及温度漂移等引起。 DVM的整体误差——附加误差 典型输入电阻1000MΩ(接入分压器时为10MΩ),输入零电流约为0.5nA。 温度漂移引起的附加误差： 用 ℃或温度系数ppm表示。 DVM的整体误差——举例 [例] 一台3位半的DVM给出的精度为：±（0.1