电气测试技术第4版万频林德杰李学聪电子课件5.11数字化测量仪表分析.ppt

2 计数式频率计的测频原理 3 计数式频率计的测频误差 由式（5-40）可见，分频系数 为常数，若 和 变化， 就产生误差。对式（5-40）微分得测频误差 为： 式中， 是开门时间与不同步引入的量化误差，其大小不会大于 1个字。 是晶振频率的稳定度引起的误差，晶振频率的稳定度很高，因此， 可以忽略不计。所以 由上式可见，在闸门时间一定情况下，被测频率 越高，测频误差越小；在 一定和计数器不溢出条件下，闸门时间 越大，测频误差也越小。 2 计数式测量周期误差 式（5-43）可写成： 式中， 为对 的分频系数，即时标系数。 对上式两边取对数，然后再微分得： 式中， 为晶振频率的稳定度，通常可以忽略不计，因此 由上式可见，在 和 一定时，被测周期 越大，测量误差越小，反之， 越小，测量误差越大，即测周期法适用于被测信号频率较低的场合。 2 数字频率计主要工作特性及使用 5.11.2 数字多用表 现在，对直流电压、电流、交流电压、电流和电阻的测量，广泛使用数字多用表。它具有线性、精度高和量程广等优点。 数字多用表在直流数字电压表的基础上，利用各种转换电路将被测量转变成直流电压，然后进行测量，见图5-97。 AC-DC转换电路 指针式多用表中二极管检波电路的特性是非线性的，因为二极管的伏安特性是平方律关系所致。同时由于二极管有死区，不能测量微弱的信号电压，所以不能做成小于1.0V量程的均匀标尺。数字电压表是线性显示的仪表，必须将被测交流电压线性地转换成直流电压，因此要用线性极波电路。 1 半波线性检波电路 检波二极管在运算放大器的输出端，检波后的半波脉动电压经电阻 反馈到运算放大器的反相输入端，将二极管包括在正向通道内，因而是线性极波电路。而且克服了二极管的死区电压。 2 全波均值线性检波电路 全波线性检波电路见图5-100。其工作原理简述如下： 被测信号 为正半周时，运算放大器A1的输出 为负，二极管VD1导通，VD2截止。这时， 通过接成跟随器的A2加到输出端 点，所以 ，见图5-101中段的波形。 3 电子式有效值线性AC-AD转换器 利用加、减、乘、积分等运算组件组成有效值转换器，见图5-102。 I-V转换电路 使被测电流流经已知的标准电阻转换成直流电压，再用数字电压表来测量，其原理见图5-103。 图a中， 是不同量程的标准电阻，S是量程各选择开关。 当被测电流较小时，可采用图5-103b的转换电路。标准电阻放 在负反馈回路中。 R-V转换电路 电阻到直流电压的转换电路见图5-104。图a中，S为量程转换开关； 为标准电源； 为标准电阻；图a中接在负反馈回路的电阻 为被测电阻。 数字多用表原理 图5-105为双积分式A/D转换组成的数字多表的原理框图。该表测量的基本参数是直流电压 、 、 和 ，需通过上述各种转换电路转换成直流电压 。衰减器和前置放大器是为了转换量程，使积分器的输入电压规范化。余下的部分是双积分式数字电压表。 5.11.3 智能化数字存储示波器 微型计算机技术进入了仪器仪表的设计与制造领域，使仪器仪表的原理、功能和精度水平都发生了根本的变化。不但简化、甚至淘汰了传统仪器仪表设计中某些难予实现和突破的关键问题，而且赋予这一代仪器仪表以识别（判断）、记忆、分析、计算和可程控等功能。人们称这些微机化的仪器仪表为“智能化仪器仪表”。智能化已成为仪器仪表发展的主要方向。 与传统的示波器相比，智能化数字存储示波器具有许多特点： 1.功能强 2.提高性能指标 3.自动化程度高 4.强大的通信功能 5.自诊断故障 智能示波器的组成原理及工作方式 1 基本工作方式 （1）模拟工作方式 ： 若选择该方式，CPU控制将D/A（1）和D/A（2）与功率放大器断开，把来自前置放大器（1）或（2）的被测信号直接接入功放电路和触发发生器电路。其工作原理与传统的示波器没有两样。 （2）存储工作方式 在该方式下，CPU控制将被测信号接入S/H、A/D和触发发生器，将A/D转换的数据按一定方式存入信号RAM中，此时D/A转换器并不工作。当触发形成时，向CPU发出触发信号，CPU接到触发信号后，命令S/H和A/D继续转换的同时，起动