电气测量第6版陈立周电子课件8章节.ppt

第八章 数字电压表 第一节 数字电压表性能指标 第二节 数字电压表结构类型 第三节 数字电压表实例 第四节 数字万用表实例 本章要点 数字测量使用数字显示，从而消除因仪表指针的可动部件引发的机械误差，而且数字电路容易集成化、数码信号在传送过程不易受到干扰，存储能力强，便于传送，可以跟计算机或自动控制系统相结合，成为电气测量的发展方向， 数字电压表是数字测量的基础。本章主要介绍数字式电压表的技术性能指标、结构类型，不同类型的A/D转换和数码转换原理，以及显示器件的电路结构，并以CL系列数字式交流电压表为实例 ，具体介绍现有产品中AD转换电路和输入电路的结构。 数字万用表也是体现了数字电表的特色，第四节以DT-830数字万用表做为实例，进一步了解对数字仪表的电路分析方法，以提高学生阅读数字电路的能力。 第一节 数字电压表的性能指标 一、显示位数 数字式电压表的显示位数通常用一个整数和一个分数表示，例如 3位、3 位、4位、4 位等等，其中整数部分表示能显示0～9全部 数字的位数有几位，分数部分用于表示最高位的显示性能，其中分子表示最高位数字可能显示的最大数值，分母表示满程时应该显示的数值。 二、灵敏度 用分辨力或分辨率表示，分辨力是指最低量程时末位1个字所对应的电压，分辨率指能测出的电压最小变化量与最大数字之比的百分数 表示。例如3 位的数字电压表，如果最低量程末位为1微伏，代 表其分辨力为1微伏，或者说灵敏度为1微伏。测出的电压最小变化量为1，最大数字为1999,则分辨率为=0.05%。 三、量程范围 量程范围指电压表测量电压时，从0到满度的显示值。例如0～19999V，若有正负号，则表示从0到±满度的显示值，例如0～±19999V。 四、准确度 数字仪表可以达到0.05%，有些数字仪表可以达到0.01%。 五、输入阻抗 输入电阻达到20000～25000，输入电容小于40pF。 六、频率范围 多数用于直流与低频，可扩大到高频。 七、测量速度 测量速度指单位时间，以规定的准确度完成的最大测量次数。 第二节、数字电压表的结构类型 一、 电压-时间变换型 又称斜波型，它将不同被测电压值转换为不同的时间间隔，用这个时间间隔的起止点，控制进入计数器的脉冲个数，使显示器能显示出不同数值 二、电压-频率变换型 将不同被测电压值转换为不同频率的信号，再通过整形转换为同频率的脉冲，进入频率计数器进行计数显示，所显示的频率值就代表电压值。 三、 逐次逼近比较型 将被测电压与数码开关送出的基准电压进行比较，如果基准电压小于被测电压，则将基准电压逐次递加，直至基准电压逼近被测电压并等于被测电压为止，这时显示器所显示的数码寄存器基准电压就是被测电压。 第三节 数字电压表实例 一、CL系列数字式交流电压表基本结构 整个电路是由输入通道、时钟电路、A/D转换、驱动显示四大部分组成 CL系列数字式交流电压表电路图 二、CL系列数字式交流电压表的输入通道 三、CL系列数字式交流电压表所用的 A/D转换芯片 采用四位半的A/D转换芯片ICL7135，内包括模拟和数字电路两部分。模拟电路将被测电压转换为时间间隔，属于电压－时间变换型。模拟电路变换器由运放单元组成缓冲器、积分器、比较器以及四组模拟开关组成，外围（虚线之外）接有基准电容、积分电容、积分电阻和自动调零补偿电容。 ICL7135 A/D转换芯片的工作过程 第一阶段：自动调零阶段 上电时内部控制逻辑令所有带AZ下标的开关闭合,其余断开，输入端IN+、IN-亦开断，这时无外部电压输入，若输出端出现不为零的电压，说明电路失调，所出现电压就称为失调电压。利用失调电压对自动调零补偿电容 充电，测量时利用调零电容上的电压与外部被测电压相抵消，以补偿测量时电路失调造成的误差。 第一阶段基准电压源还通过模拟开关向 充电，充到等于 为止，以供第三阶段使用。 第二阶段：正向积分阶段或称为取样阶段 在这个阶段，由控制器发出的取样命令，让所有带INT下标的开关闭合，其余断开。被测电压通过缓冲器、积分电阻对积分电容进行充电，经一定时间间隔后断开，这时积分电容上所充的电