智能型電壓測量儀ppt課件

1、第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 第第5章章 智能型電壓丈量儀智能型電壓丈量儀 5.1 智能型智能型DVM的功能、技術(shù)目的及特點的功能、技術(shù)目的及特點5.2 智能型智能型DVM的原理的原理5.3 智能型智能型DMM的原理及運用的原理及運用 5.4 電壓表的運用電壓表的運用 思索題與習題思索題與習題 第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 5.1 智能型智能型DVM的功能、技術(shù)目的及特點的功能、技術(shù)目的及特點 5.1.1 智能型DVM的構(gòu)造智能型DVM是指以微處置器為中心的數(shù)字電壓表,典型構(gòu)造如圖5-1所示。其中,公用微機部分包括微處置器芯片、存放儀器監(jiān)控程序的存儲器ROM和存

2、放丈量及運算數(shù)據(jù)的存儲器RAM等。用于丈量的輸入輸出設備有： 輸入電路、A/D轉(zhuǎn)換器、鍵盤、顯示器及規(guī)范儀用接口等。儀器內(nèi)部采用總線構(gòu)造,外部設備與總線相連。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 圖 5-1 智能DVM的典型構(gòu)造內(nèi) 部 總 線I / O輸 入電 路被 測 電 壓I / OA / D轉(zhuǎn) 換 器I / O鍵 盤I / O顯 示 器標 準 儀 用接 口外 部 儀 用標 準 總 線微 處 理 器程 序存 儲 器數(shù) 據(jù)存 儲 器第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 智能型DVM的丈量大致分為三個主要階段： 首先,在微處置器的控制下,被測電壓經(jīng)過輸入電路、A/D轉(zhuǎn)換器的處置

3、, 轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳臄?shù)字量存入到數(shù)據(jù)存儲器；其次,微處置器對采集的丈量數(shù)據(jù)進展必要的處置,例如計算平均值、減去零點漂移等；最后,顯示最終處置結(jié)果。上述整個任務過程都是在存放于ROM中的監(jiān)控程序的控制下進展的。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 5.1.2 智能型DVM的功能及主要技術(shù)目的采用微處置器后,儀器在外觀、內(nèi)部構(gòu)造以及設計思想等方面都發(fā)生了艱苦的變化。智能型DVM不但具有丈量功能,同時還具有很強的數(shù)據(jù)處置功能,這些數(shù)據(jù)處置功能是經(jīng)過按不同的按鍵,輸入相應的常數(shù)以及調(diào)用相應的處置程序來實現(xiàn)的。不同型號的智能型DVM設置的處置功能有所不同,一樣的處置功能其表達方式也不一定一樣,但普通

4、可以用以下方式來表示。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 1. 標定AxBRAxB (5-1)式中: R 最后的顯示結(jié)果；x 實踐丈量值； A、B 由面板鍵盤輸入的常數(shù)。利用這一功能,可將傳感器輸出的丈量值直接用實踐的單位來顯示,實現(xiàn)了標度變換。2.相對誤差% (5-2)%100nnxR第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 式中: n 由面板鍵盤輸入的標稱值。利用這一功能,可把丈量結(jié)果與標稱值的差值以百分率偏向的方式顯示出來,適用于元件容差校驗。3. 極限LMT利用這一功能可以了解被丈量能否超越預置極限的情況。運用前,應先經(jīng)過面板鍵盤輸入上極限值H和下極限值L。丈量時,在顯示

5、丈量值x的同時,還將顯示標志H、L或P,闡明丈量結(jié)果超上限、超下限或經(jīng)過。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 4. 最大最大/最小最小利用此項功能可以對一組丈量值進展比較利用此項功能可以對一組丈量值進展比較,求出其求出其中的最大值和最小值并存儲起來。在程序運轉(zhuǎn)過程中中的最大值和最小值并存儲起來。在程序運轉(zhuǎn)過程中普通只顯示現(xiàn)行值普通只顯示現(xiàn)行值,在設定的一組丈量進展終了之后在設定的一組丈量進展終了之后,再再顯示這組數(shù)據(jù)中的最大和最小值。顯示這組數(shù)據(jù)中的最大和最小值。5. 比例比例 rxRrxRrxR2lg20第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 式中: r 由面板鍵盤輸入的參考

6、量。比例是指一個量與另一個量之間的相互關(guān)系,這里提供有三種方式。第一種為簡單比例；第二種為對數(shù)比,單位為dB,這是電學、聲學常用的單位；第三種是將丈量值平方后除以r,其用途之一就是用W或mW為單位直接顯示負載電阻r上的功率。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 6. 統(tǒng)計利用此項功能,可以直接顯示多次丈量值的統(tǒng)計運算結(jié)果。常見的統(tǒng)計有平均值、方差值、規(guī)范差值、均方值等。智能型DVM普通都具有自動量程轉(zhuǎn)換、自動零點調(diào)整、自動校準、自動診斷等功能,并配有規(guī)范接口。這些功能在前幾章中已作過討論,這里不再贅述。智能型DVM除具有上述的數(shù)據(jù)處置才干和一些獨特的功能以外,還具有普通的DVM的各項技

7、術(shù)目的,其中主要技術(shù)目的有7項：第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 1 量程。為擴展丈量范圍,智能型DVM借助分壓器和輸入放大器分為假設干個丈量量程,其中既不放大也不衰減的量程稱為根本量程。2 位數(shù)。智能型DVM的位數(shù)是以完好的顯示位可以顯示09這10個數(shù)碼的顯示位來定義的。例如,最大顯示數(shù)為9999、19 999、11 999的DVM稱四位表。為區(qū)別起見,經(jīng)常也把最大顯示數(shù)為19 999、11 999的DVM稱為 位數(shù)字電壓表。位數(shù)是表征DVM性能的一個最根本的參量。通常將高于5位數(shù)字的DVM稱為高精度DVM。214第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 3 丈量準確度。智能

8、型DVM的丈量準確度常用絕對誤差的方式來表示,其表達式為 = a% Ux b% Um 5-6 式中: a 誤差的相對項系數(shù)；b 誤差的固定項系數(shù)；Ux 丈量電壓的指示值；Um 丈量電壓的滿度值。 DVM的丈量準確度與量程有關(guān),其中根本量程的丈量準確度最高。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 4 分辨率。 分辨率即顯示輸入電壓最小增量的才干,通常以顯示器末位跳一個字所需輸入的最小電壓值來表示。分辨率與量程及位數(shù)有關(guān),量程愈小,位數(shù)愈多,分辨率就愈強。DVM通常以其最小量程的分辨率來代表儀器的分辨率,例如,最小量程為1V的4位DVM的分辨率為100 V。 5 輸入阻抗Zi 。 輸入阻抗Z

9、i是指從DVM兩個輸入端看進去的等效電阻。輸入阻抗愈高,由儀表引入的誤差就愈小,同時儀器對被測電路的影響也就愈小。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 6 輸入電流I0。 輸入電流I0是指以其內(nèi)部產(chǎn)生并表現(xiàn)于輸入端的電流,它的大小隨溫度和濕度的不同而變化,與被測信號的大小無關(guān),其方向是隨機的。這個電流將會經(jīng)過信號源內(nèi)阻建立一個附加的電壓,以構(gòu)成誤差電壓,所以輸入電流愈小愈好。 7 丈量速率。丈量速率以每秒的丈量次數(shù)來表示,或者以每次丈量所需的時間來表示。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 5.1.3 智能型DVM的特點與常規(guī)的數(shù)字電壓表相比,智能型數(shù)字電壓表具有以下特點。1.

10、 準確度高 由于DVM的丈量準確度與量程有關(guān),而智能型DVM可以根據(jù)被測信號的大小很容易地實現(xiàn)丈量量程的轉(zhuǎn)換,因此具有較高的丈量準確度。此外,由于智能型DVM通常采用數(shù)字顯示,其顯示的位數(shù)較多,因此可使相對誤差到達很小。加之智能型DVM的靈敏度也比較高,最高分辨率可達1 V, 這些顯然都是常規(guī)儀表無法到達的,所以智能型DVM在精細丈量中是不可短少的。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 2. 數(shù)字顯示 智能型DVM將丈量結(jié)果以數(shù)字量方式直接顯示,能保證讀數(shù)明晰準確,從而消除了指針儀表的視覺誤差。智能型DVM的位數(shù)是以完好的顯示位可以顯示09這10個數(shù)碼的顯示位來定義的。當需求進展高精度

11、丈量時,可方便地采用多位數(shù)字顯示。3. 丈量速度快 由于沒有指針慣性,因此智能型DVM完成一次丈量的時間只需幾到幾十毫秒,甚至快達幾十微秒。高質(zhì)量的DVM具有自動判別極性、自動轉(zhuǎn)換量程、自動校準、自動調(diào)零、自動處置數(shù)據(jù)等功能,特別適用于自動檢測。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 4. 輸入阻抗高普通智能型DVM的輸入阻抗為10 M左右,最高可達104 M,對被測電路的影響極小。5. 便于實現(xiàn)丈量自動化由于智能型DVM通常以單片機作為儀表的中心控制部件,而且大多數(shù)單片機都具有雙向可通訊的串行口。因此,智能型DVM可以很方便地與其他儀器進展數(shù)據(jù)通訊,以實現(xiàn)丈量過程的自動化。第第5章章

12、智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 5.1.4 智能型DVM的分類智能型DVM是利用模/數(shù)A/D轉(zhuǎn)換原理,將被測的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,并將轉(zhuǎn)換結(jié)果送入單片機進展分析、運算和處置,最終以數(shù)字方式顯示出來的一種丈量儀表。而各類智能型DVM的區(qū)別主要是模/數(shù)A/D轉(zhuǎn)換方式。A/D轉(zhuǎn)換包括對模擬量采樣,再將采樣值進展量化處置,然后經(jīng)過編碼實現(xiàn)轉(zhuǎn)換的過程。因此,根據(jù)儀表內(nèi)部運用A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換原理的不同,可構(gòu)成以下幾種不同類型的智能型DVM。1. 比較型DVM 比較型DVM把被測電壓與基準電壓進展比較,以獲得被測電壓的量值,這是一種直接轉(zhuǎn)換方式。這種數(shù)字電壓表的特點是丈量準確度高、速度快,但抗干擾才干差

13、。根據(jù)比較方式的不同,又分為反響比較式和無反響比較式。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 2. 積分型DVM 積分型DVM是利用積分原理,首先把被測電壓轉(zhuǎn)換為與之成正比的中間量時間或頻率，再利用計數(shù)器丈量該中間量,這是一種間接轉(zhuǎn)換方式。根據(jù)中間量的不同,積分型DVM又分為電壓時間U-t式和電壓頻率U-f式。這類數(shù)字電壓表的特點是抗干擾才干強,本錢低,但丈量速度慢。3. 復合型DVM 復合型DVM是將比較型和積分型結(jié)合起來的一類智能型DVM,它取上述兩種類型的優(yōu)點,兼顧準確度、速度和抗干擾才干,從而適用于高準確度的丈量。 第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 5.2 智能型智能

14、型DVM的原理的原理5.2.1 輸入電路在圖5-1所示的智能型DVM典型構(gòu)造框圖中,經(jīng)常將輸入電路和A/D轉(zhuǎn)換器兩部分電路合稱為模擬部分。DVM的許多技術(shù)目的都是由模擬部分來決議的。無論一臺智能型DVM的功能有多么強大,其根本丈量程度主要由模擬部分來決議。本節(jié)先討論輸入電路。輸入電路的主要作用是提高輸入阻抗和實現(xiàn)量程的轉(zhuǎn)換。下面以圖5-2所示的DATRON公司的1071智能型DVM輸入電路為例,對輸入電路的組成原理進展討論。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 輸入電路的主要作用是提高輸入阻抗和實現(xiàn)量程的轉(zhuǎn)換。下面以圖5-2所示的DATRON公司的1071智能型DVM輸入電路為例,對輸

15、入電路的組成原理進展討論。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 圖 5-2 1071智能型DVM的輸入電路 有源濾波器接口電路輸入衰減器Hi輸入電流補償增益網(wǎng)絡輸入放大器A112 V至ADC12 V40 V變換器M32自舉電源Lo第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 1071智能型DVM輸入電路主要由輸入衰減器、輸入放大器A1、有源濾波器、輸入電流補償以及自舉電源等部分組成。有源濾波器能否接入由微處置器經(jīng)過I/O接口電路進展控制,該濾波器對50 Hz的干擾有54 dB的衰減。自舉電源的參考點不是地,而是輸入信號。從圖5-2中可以看出,M32高阻抗緩沖放大器接在輸入放大器的反相輸

16、入端,因此M32能準確地跟蹤輸入信號變化,從而控制M32的輸出。M32的輸出接另兩個放大器的輸入端,從而到達隨輸入信號變化而控制自舉電源的輸出端,產(chǎn)生一個浮動的12 V電壓作為輸入放大器的電源電壓。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 這樣,輸入放大器任務點根本上不隨輸入信號的變化而變化,這對提高放大器的穩(wěn)定性及抗共模干擾才干等性能是很有益處的。例如,輸入電路通常采用二極管作過載維護,二極管跨接在輸入端與零電位之間,其漏電流對輸入阻抗有很大影響。假設將二極管跨接在放大器輸入端和自舉電源公共零點上,由于公共零點隨輸入信號而浮動,因此消除了二極管漏電流的影響,保證了高輸入阻抗。第第5章章

17、智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 輸入電流補償電路的作用是減小輸入電流的影響,其補償原理可以用圖5-3a來闡明。在自動補償時,在輸入端接入了一個10 M的電阻,輸入電流+Ib在該電阻上產(chǎn)生的壓降, 經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后存入到非易失性存儲器內(nèi),作為輸入電流的校正量。在正常丈量時, 微處置器根據(jù)校正量送出適當?shù)臄?shù)字到D/A轉(zhuǎn)換器, 并經(jīng)輸入電流補償電路產(chǎn)生一個與原來輸入電流+ Ib大小相等、方向相反的電流- Ib,使兩者在放大器的輸入端相互抵消,如圖5-3b所示。這項措施可以使儀器的零輸入電流減小到1 pA。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 圖 5-3 輸入電流補償電路原理框圖微處理器系統(tǒng)A

18、 / D轉(zhuǎn)換器輸入放大器 Ib10 M(a)微處理器系統(tǒng)A / D轉(zhuǎn)換器輸入放大器 Ib(b)D / A轉(zhuǎn)換器輸入電流補償電路 Ib第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 圖 5-4 量程標定電路原理 S1.2S1.1100 k9.9 MHiLo100 kV9V1021.6 k9 kV6V51 k147 k15 VV8V7Uo第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 輸入電路的中心是由輸入衰減器和放大器組成的量程標定電路,如圖5-4所示。S為繼電器開關(guān),控制100 1衰減器能否接入。V5V10是場效應管模擬開關(guān),控制放大器不同的增益。繼電器開關(guān)S、V5V10在微機發(fā)出的控制信號的控制

19、下,構(gòu)成不同的通、斷組合,構(gòu)成0.1 V、1 V、 10 V、 100 V和1000 V五個量程以及自動測試形狀。各種組合分析如下： (1) 0.1 V量程。 V8、 V6導通,放大電路被接成電壓負反響放大器,其放大倍數(shù)Af及最大輸出電壓Uomax分別為第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 (2) 1 V量程。V8、V10導通,此時放大電路被接成串聯(lián)負反響放大器,其放大倍數(shù)Af及最大輸出電壓Uomax分別為VUAf16. 36 .311 . 06 .311196 .21maxVUAf16. 316. 3116. 319196 .21max第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 (

20、3) 10 V量程。7、V9導通,放大電路被接成跟隨器,放大倍數(shù)為1,然后輸出經(jīng)分壓,此時(4) 100 V量程。 V8、V10導通,放大電路仍為串聯(lián)負反響放大器,同時繼電器開關(guān)S吸合,使100 1衰減器接入,此時VUo16. 3196 .211910maxVUo16. 3196 .21191001100max第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 (5) 1000 V 量程。繼電器開關(guān)S吸合,使100 1衰減器接入,同時V7、V9導通，放大電路被接成跟隨器,并使輸出再經(jīng)分壓,此時由上述計算可見,送入A/D轉(zhuǎn)換器的輸入規(guī)范電壓為 03.16 V,同時,由于電路被接成串聯(lián)負反響方式并且采用

21、自舉電源,因此0.1 V、1 V和10 V三擋量程的輸入電阻高達10 000 M。10 V和1000 V擋量程由于接入衰減器,輸入阻抗降為10 M。VUo16. 3196 .211910011000max第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 當V5、V6和V8導通,繼電器開關(guān)S吸合時,電路組態(tài)為自測試形狀。此時放大器的輸出應為-3.12 V。儀器在自診斷時丈量該電壓,并與存儲的數(shù)值相比較。假設兩者之差在6%以內(nèi),即以為放大器任務正常；否那么視為缺點,必需排除。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 5.2.2 智能型DVM中的A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)常規(guī)的數(shù)字電壓表所采用的各種A/D轉(zhuǎn)換器

22、的轉(zhuǎn)換過程完全是靠硬件電路來實現(xiàn)的,精度不能夠到達很高。高精度的智能型DVM普通不直接采用集成A/D轉(zhuǎn)換器芯片,而是在普通A/D轉(zhuǎn)換器的根底上,借助軟件來構(gòu)成高精度的A/D轉(zhuǎn)換器。其中廣為采用的有多斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器、Fluke公司提出的余數(shù)循環(huán)比較式A/D轉(zhuǎn)換器、Solartron公司提出的脈沖調(diào)寬式A/D轉(zhuǎn)換器等。下面經(jīng)過引見多斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器和脈沖調(diào)寬式A/D轉(zhuǎn)換器來了解這類A/D轉(zhuǎn)換器的任務特點。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 1. 多斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器多斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器是在雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的根底上開展起來的。雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器具有抗干擾性強的特點,在采

23、用零點校準和增益校準的前提下,其轉(zhuǎn)換精度也可以做得很高,但顯著的缺乏之處是轉(zhuǎn)換速度較慢,并且分辨率要求愈高,其轉(zhuǎn)換速度也就愈慢。由于比較器帶寬有限,因此不能簡單地經(jīng)過提高時鐘頻率來加快轉(zhuǎn)換速度。假設采用軟件計數(shù),那么時鐘頻率的提高更是有限制的。除此之外,雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器還存在著“零區(qū)等問題。圖5-5為多斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換波形圖。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 圖 5-5 多斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換波形圖(a) 三斜積分式；(b) 四斜積分式OOUoUoTTT1T22T21T21T1T22(a)(b)Tc第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 采用三斜積分式A/

24、D轉(zhuǎn)換器可以較好地改善轉(zhuǎn)換速度慢這個弱點,它的轉(zhuǎn)換速率分辨率乘積可以比傳統(tǒng)雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器提高兩個數(shù)量級以上。三斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換波形是將雙積分式A/D轉(zhuǎn)換的反向積分階段T2分為如圖5-5a所示的T21和T22兩部分。在T21期間,積分器對基準電壓UR進展積分,放電速度較快；在T22期間,積分器改為對較小的基準電壓UR/2m進展積分,放電速度較慢。在計數(shù)時,把計數(shù)器也分成兩段進展計數(shù)。在T21期間,從計數(shù)器的高位2m位開場計數(shù),設其計數(shù)值為N1；在T22期間,從計數(shù)器的低位20位開場計數(shù),設其計數(shù)值為N2。那么計數(shù)器中最后的讀數(shù)為NN1 2mN2 第第5章章 智能型電壓測量儀智能型

25、電壓測量儀 在一次丈量過程中,積分器上電容器的充電電荷與放電電荷是平衡的,那么|Ux|T1URT21 其中： T21N1T0, T22N2T0將上式加以整理,可得|Ux|T1URT21 22)2(TUmR022TNUmRNTUNNTUmRmmR2)2(20210第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 將上式進一步整理將上式進一步整理,可得三斜積分式可得三斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器的根本關(guān)系式為根本關(guān)系式為 上式中上式中,假設取假設取m=7,時鐘脈沖周期時鐘脈沖周期T0120 s,基準基準電壓電壓UR10 V,并希望把并希望把12 V 被測電壓變換為被測電壓變換為N120 000碼讀數(shù)時

26、碼讀數(shù)時,由上式可以計算出由上式可以計算出T1 100 ms, 而傳統(tǒng)的而傳統(tǒng)的雙積分式雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器在一樣的條件下所需求的積分時轉(zhuǎn)換器在一樣的條件下所需求的積分時間間T115.36 s,可見三斜積分式可見三斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器可以使丈量轉(zhuǎn)換器可以使丈量速度大幅度提高。速度大幅度提高。 NTTUUmRx102第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 四斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器是為理處理雙積分式和三斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器存在的“零區(qū)問題而提出的。其處理的方法是： 在取樣期終了時,先選用與被測電壓同極性的基準電壓積分一段固定的時間Tc,以產(chǎn)生上沖波形,避開零區(qū),然后再按上述三斜積分式A/D轉(zhuǎn)換

27、的方法去進展反向積分,從而構(gòu)成四斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器,其轉(zhuǎn)換波形見圖5-5b。由于Tc是固定的,因此該上沖使丈量結(jié)果添加的數(shù)值也是固定的,這很容易用軟件的方法來扣除。 第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 圖5-6示出了四斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器的原理框圖。積分器的輸入端經(jīng)6個開關(guān)分別與被測電壓、各種基準電壓和模擬地相接,由6個D觸發(fā)器組成的輸出口實施對這些開關(guān)的控制。微處置器經(jīng)過執(zhí)行輸出指令將不同的數(shù)據(jù)送往該輸出口,就可以使不同的開關(guān)接通或斷開。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 圖 5-6 四斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器原理框圖S5S4 UR / 2mS3 UR / 2mS2 URS

28、1URS0UxR積分器CUo絕對值放大器| x |COMP比較器COMP比較器UD0D7Q0Q1Q2Q3Q4Q5輸出口微處理器系統(tǒng)顯示三態(tài)反相器第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 比較器和比較器的輸出分別經(jīng)三態(tài)反相器銜接到數(shù)據(jù)總線的D7和D0位。這兩個三態(tài)門構(gòu)成了微處置器系統(tǒng)的一個輸入口,經(jīng)過向該口執(zhí)行輸入指令來對D7和D0位進展判別,就可以確定當時積分器的形狀。計數(shù)器是由微處置器內(nèi)部的8位存放器B、C、D級聯(lián)組成的,其中存放器B為計數(shù)器的低8位,存放器D為計數(shù)器的高8位。這里選擇系數(shù)m=7,因此在T21期間將從存放器B的最高位計數(shù),在T22期間將從存放器B的最低位計數(shù)。圖5-7示出

29、了四斜積分式A/D轉(zhuǎn)換的控制流程圖。首先接通開關(guān)S0,使積分器對被測電壓Ux進展積分,接著進入延時程序,使S0接通時間到達準確的T1100 ms。這段時間為定時積分。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 圖 5-7 四斜積分式A/D轉(zhuǎn)換控制流程圖接通 S0入口延時程序斷開 S0YN接 UR接 UR延時程序斷開所有開關(guān)Uo0？YN接通UR | Uo | ?NUY延時程序斷 UR，接UR27位加1時間程序Y改接 UR / 2mN接通URNY延時程序斷 UR，接UR27位加1時間程序Y改接UR / 2mN20位加1延時程序N斷開所有開關(guān)Y返回128 s128 s22 s128 s100 ms

30、Uo0？ | Uo | ?U | Uo | ?U | Uo | ?UUo變號?第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 定時積分終了后,經(jīng)過輸入指令將比較器的輸出形狀輸入到微處置器,并判別出Ux的極性,以便選擇與Ux極性一樣的基準電壓UR接入積分器,實現(xiàn)積分器輸出波形的上沖。當Ux0即積分器的輸出Uo0時,接通開關(guān)S1, 接入 UR ；當Ux 0即Uo 0時,那么接通開關(guān)S2, 接入- UR 。直至經(jīng)過延時程序,使 UR或- UR被積分的時間到達128 s(一個時鐘周期),進入時間段Tc。經(jīng)過Tc時間以后再經(jīng)過輸入指令將比較器的形狀送入,再次判別Ux的極性,以便選擇一個與Ux x極性相反的

31、基準電壓。然后判別|Uo|的大小能否超越了U, 以確定是先接入UR或-UR, 實現(xiàn)快速反向積分；還是直接接入 UR/2m或-UR/2m，實現(xiàn)緩慢反向積分。當|Uo|U時,本應立刻接入與Ux極性相反的大基準電壓,實現(xiàn)反向積分。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 但是,由于在T21期間進展的從2m位計數(shù)是由程序給出的,除了計數(shù)子程序內(nèi)循環(huán)執(zhí)行的指令外,還要執(zhí)行調(diào)用子程序、前往主程序以及接通或斷開基準等指令。執(zhí)行這些指令需求的時間為固定的22 s,這段時間與T21期間計得的數(shù)N1無關(guān),因此必需設法補償?shù)簟Ｑa償?shù)姆椒ㄊ沁x用與被測電壓極性一樣的基準電壓UR呵斥再一次上沖。上沖時間由延遲程序控制

32、,使之正好等于反向積分時間 T21中多出的22 s。第二次上沖終了后,再選用極性相反的基準電壓UR開場反向積分,這時每隔128 s就在計數(shù)器的27位計一個數(shù),同時檢查積分器輸出的電壓Uo的絕對值能否低于U。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 假設|Uo|U,就反復計數(shù)直至|Uo | U 。此時斷開大基準電壓,再接入小的基準電壓繼續(xù)進展緩慢的積分,進入時間段T22。在T22 時間段內(nèi)每隔128 s 在20位計一個數(shù),同時檢查Uo的極性能否改動。假設Uo極性不變就繼續(xù)在20位計數(shù),直至Uo的極性改動為止, 此時一次丈量即告終了。這時再將開關(guān)S5接通,使積分器輸入端接地,為下一輪的A/D轉(zhuǎn)

33、換作好預備。上述即為四斜積分式A/D轉(zhuǎn)換方式的任務過程。 第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 2. 脈沖調(diào)寬式A/D轉(zhuǎn)換器 脈沖調(diào)寬式A/D轉(zhuǎn)換器是Solartron公司的專利,它也是在雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的根底上開展起來的。脈沖調(diào)寬式A/D轉(zhuǎn)換器主要抑制了雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的缺乏之處。雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的缺乏之處為：積分器輸出斜波電壓的線性度有限,使雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的精度很難高于0.01%；積分器式A/D轉(zhuǎn)換器采樣是延續(xù)的,不能對被測信號進展延續(xù)監(jiān)測。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 脈沖調(diào)寬式A/D轉(zhuǎn)換器的原理框圖如圖5-8所示,其中(a)是構(gòu)造圖,由一個積分

34、器、兩個比較器、一個可逆計數(shù)器和一些門電路組成。積分器有三個輸入信號：被測信號Ux、強迫方波Uf以及正負幅度相等的基準電壓UR。由于強迫方波的作用大于其他兩者之和,因此積分器輸出為正負交替的三角波。當三角波的正峰和負峰超越了兩個比較器的比較電平U和-U時,比較器便產(chǎn)生升脈沖和降脈沖。一方面,升降脈沖用來交替地把正負基準電壓接入到積分器的輸入端;另一方面,升降脈沖分別控制門和門,以便控制可逆計數(shù)器進展加法計數(shù)和減法計數(shù)。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 由上述分析可知,當Ux 0時,積分器的輸出動態(tài)地對零平衡,升降脈沖寬度相等,可逆計數(shù)器在一個周期內(nèi)的計數(shù)值為零。假設有信號-Ux輸入

35、,它將使積分器的輸出正向斜率添加, 負向斜率減少,從而使升脈沖寬度添加,降脈沖寬度減少,那么可逆計數(shù)器加法計數(shù)多于減法計數(shù),兩者之差即代表了Ux的大小。上述A/D轉(zhuǎn)換器各點波形如圖5-8b所示,為簡化起見,沒有思索正負基準電壓對積分輸入電壓的影響。假定T1和T2分別代表在一個周期T內(nèi)正負基準接入的時間,根據(jù)電荷平衡原理,那么有第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 )()(01111211221002021TTTUUTTTRRUUdtUCRdtUCRdtUCRRxRxTTRTRx假設R1R2,那么 上式闡明,被測電壓的平均值與可逆計數(shù)器進展加法計數(shù)的時間與減法計數(shù)之差成正比,即與計數(shù)器的

36、計數(shù)值成正比。由于脈沖調(diào)寬式A/D轉(zhuǎn)換器中的積分器在每個丈量周期中要往返多次,故使積分器的非線性得到了良好的補償；由于A/D轉(zhuǎn)換對Ux的采樣是延續(xù)的,因此便于對Ux不延續(xù)地檢測, 抑制了雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的缺乏。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 圖 5-8 脈沖調(diào)寬式A/D轉(zhuǎn)換器原理框圖COMP比較器積分器CR1R3門降門升可逆計數(shù)器緩沖器數(shù)據(jù)總線COMP比較器時鐘 U UR URR2Uf：強制方波Ux：被測信號 U(a)第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 圖 5-8 脈沖調(diào)寬式A/D轉(zhuǎn)換器原理框圖(b)積分器輸入積分器輸出升脈沖降脈沖 U UUx加入第第5章章 智能型

37、電壓測量儀智能型電壓測量儀 5.2.3 典型智能典型智能DVM產(chǎn)品引見產(chǎn)品引見HG-1850 DVM是在汲取了諸多智能型是在汲取了諸多智能型DVM某些某些特點的根底上特點的根底上,結(jié)合國內(nèi)詳細情況自行設計的產(chǎn)品。它結(jié)合國內(nèi)詳細情況自行設計的產(chǎn)品。它采用了采用了Intel 8080A CPU、多斜積分式、多斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器,量程量程可以自動轉(zhuǎn)換可以自動轉(zhuǎn)換,最大顯示數(shù)為最大顯示數(shù)為112 200,可用于丈量可用于丈量10 V1000 V的直流電壓的直流電壓,主要性能技術(shù)目的見表主要性能技術(shù)目的見表5-1。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 表5-1 HG-1850 DVM主要

38、性能技術(shù)目的 第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 該儀器在自校準方面汲取了HP3455A DVM的優(yōu)點,使儀器每隔三分鐘便自動進展一次自校準,從而保證了丈量的準確度和長期的穩(wěn)定性。在自檢方面自創(chuàng)了Fluke 8500A/8502A等DVM的做法,用戶可以隨時按下面板上的自檢鍵使儀器進展自檢。假設某一部分出現(xiàn)缺點,顯示器將顯示缺點代碼,為儀器的維修提供了方便。在數(shù)據(jù)處置方面,本儀器又參考了 Solartron 7055/7065 DVM等儀器所采用的方法并加以改良,運用戶不僅可以經(jīng)過面板上的功能鍵對丈量結(jié)果進展正常運算,還允許用戶根據(jù)需求經(jīng)過操作鍵盤編寫出各種數(shù)據(jù)處置程序。第第5章章

39、智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 HG-1850智能型DVM具有五種任務方式,即丈量方式、自檢方式、用戶處置方式、編程方式和自校準方式。在丈量方式下,用戶可經(jīng)過鍵盤選擇適當?shù)恼闪糠绞胶土砍?微處置器根據(jù)鍵盤選定的量程送出相應的開關(guān)量控制字,使輸入放大器組成相應的組態(tài)。在自檢方式下,微處置器將按預定的程序檢查模擬單元各部分的任務形狀。假設一切正常， 顯示器即顯示“Pass字樣,然后前往到丈量方式；否那么,將顯示缺點代碼。用戶處置方式是指當按下“用戶鍵后,儀器即進入用戶程序方式。用戶程序是按運用者需求而事先編制并固化在ROM中的丈量、控制或數(shù)據(jù)處置程序。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀

40、 在編程方式下,用戶可以利用儀器面板的鍵盤編制所需求的計算程序。自校準方式是由程序控制自動進入的。為了實現(xiàn)每隔大約3分鐘就進展一次自校準,設立了一個9 bit二進制自校計數(shù)器M。程序在每進展一次丈量之后,M的內(nèi)容加1,并且當計數(shù)器計滿時,調(diào)用一次自校準程序,那么每當進展了512次丈量約3分鐘之后,便會使儀器自動校準一次。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 5.3 智能型智能型DMM的原理及運用的原理及運用 5.3.1 智能型DMM的任務原理數(shù)字化多用表DMM是指除能丈量直流電壓外,同時還能丈量交流電壓、電流和電阻等參數(shù)的數(shù)字丈量儀器。其組成框圖見圖5-9。由圖可見,智能型DMM以直流

41、DVM為根底,經(jīng)過交/直流AC/DC電壓轉(zhuǎn)換器、直流電流/電壓(I/U) 轉(zhuǎn)換器和電阻/直流電壓(R/U)轉(zhuǎn)換器, 分別將交流電壓、直流電流和電阻轉(zhuǎn)換成相應的直流電壓,然后再由DVM進展電壓丈量而實現(xiàn)。因此,DMM實踐上是一種以DVM為根底的電子儀器。下面簡要引見幾種參數(shù)轉(zhuǎn)換器的任務原理。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 圖 5-9 智能型DMM框圖電阻 / 直流電壓轉(zhuǎn)換器Rx直流電流 / 電壓轉(zhuǎn)換器IxDVM交 / 直流電壓轉(zhuǎn)換器UU第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 構(gòu)成線性檢波器的根本原理是利用負反響對普通的二極管檢波電路進展校正,使轉(zhuǎn)換特性線性化,其原理圖如圖5-

42、10所示。 在深度負反響條件下,閉環(huán)放大倍數(shù) (5-9)式中, A1、A2分別是放大器和整流電路的傳輸系數(shù), F是反響網(wǎng)絡的反響系數(shù)?？梢?當A1A2F1時, Uo與Ui的關(guān)系只取決于反響系數(shù)F,而與檢波電路的傳輸性質(zhì)根本無關(guān),從而實現(xiàn)了線性化。FFAAAAUUAf11212110第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 圖5-10 線性檢波器原理A1放大器UfUiA2UoF反饋網(wǎng)絡第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 圖5-11是全波線性檢波器的原理框圖。圖中運算放大器A1是輸入級,用于提高靈敏度和轉(zhuǎn)換量程；A2及V1、V2組成并聯(lián)負反響；A3組成有源低通濾波器,以減小輸出紋波電

43、壓。知被測電壓為正弦波,那么M點的電壓也是正弦波。設Umt=Um sint, 當Um為負半周時,A2輸出正電壓,V2導通,V1截止,在R7上得到正半周電壓,并經(jīng)過R8送入A3濾波器的入口P點,同時經(jīng)R5反響至A2的輸入端；當Um為正半周時, A2輸出負電壓,V1導通,在R6上的壓降經(jīng)過R4反響至A2輸入端,使得A2在整個周期內(nèi)獲得反響電壓。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 這時V2是截止的, R0上的壓降不能加到N點,但是M點的正半周電壓經(jīng)過R10引至P點實踐上M點的負半周電壓也送至P點,與前半周R7送來的正半周電壓構(gòu)成全波整流,經(jīng)A3濾波后變成平滑的直流電壓U0,從而實現(xiàn)了交流直

44、流轉(zhuǎn)換。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 圖 5-11 全波線性檢波器原理框圖 U1A1R1R2R3A2R5MNV2R8PR7A3R9CV1R4R60UU0R10第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 平均值轉(zhuǎn)換器電路簡單、本錢低,廣泛運用于低精度DMM中。但由于采用平均值轉(zhuǎn)換器的電壓表是按正弦有效值進展刻度的,因此,只需在測純真的正弦電壓信號時,所顯示的結(jié)果才是正確的。 2 真有效值轉(zhuǎn)換器如今高精度DMM很少再采用平均值轉(zhuǎn)換器,而代之開展并廣泛采用的是真有效值轉(zhuǎn)換器。真有效值轉(zhuǎn)換器輸出的是直流電壓,線性地正比于被測各種波形交流信號的有效值,根本上不受輸入波形失真度的影響。真

45、有效值轉(zhuǎn)換器有熱電式和運算式等幾種方式。熱電式具有精度高、頻帶寬的優(yōu)點,但過載才干差,構(gòu)造復雜。目前,高精度智能型DMM采用的主要是運算式,下面引見運算式的原理。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 在數(shù)學上,有效值的概念與均方根值是同義詞,可寫成 運算式有直接運算式和隱含運算式兩種。直接運算式是根據(jù)有效值表達式5-10逐一按步驟運算的,其實現(xiàn)方式可用圖5-12所示的框圖來表示。首先用一個平方電路對交流輸入電壓進展平方運算得U2i,接著經(jīng)過積分濾波得平均值,再送入開方器得方均根Uo ,即得到輸入交流電壓的有效值。隱含運算式的原理是根據(jù)直接運算式推演而來的。2021iTiudtuTU (

46、5-10)2iu2iu第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 圖 5-12 直接運算式有效值轉(zhuǎn)換器CR平方電路ui平均值電路開方電路Uo2iu第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 知： 2021iTiudtuTUoioioUuUuU222 由式5-11可見,隱含運算式只需一個平方器/除法器和一個積分濾波器銜接成閉環(huán)系統(tǒng),就能完成有效值的轉(zhuǎn)換。那么 第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 2. 直流電流/電壓I/U轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)電流/電壓轉(zhuǎn)換的根本方案是令被測電流Ix流經(jīng)規(guī)范電阻RN,再用DVM丈量電阻上的電壓,即可實現(xiàn)I/U轉(zhuǎn)換。圖5-13就是運放I/U轉(zhuǎn)換器原理框圖。 第第5

47、章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 圖 5-13 運放I/U轉(zhuǎn)換器原理框圖RNA0IsUo接DVM(a)(b)R4A1IsUo接DVMR1R33R221S第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 圖5-13a中,由于運放的輸入阻抗很大, Is將全部流經(jīng)RN, Uo=-IsRN。這種轉(zhuǎn)換電路簡單,而且電流表內(nèi)阻很小,僅為RN/1+A0。由于Is需流經(jīng)運放的輸出端,因此受運放輸出電流大小的限制，不適用于丈量大電流。為擴展丈量范圍，可采用如圖5-13b所示的方式。圖5-13b中的R4相當于圖a中的RN, Uo=- Is R4。本電路中接入R1,使電流表的內(nèi)阻增大。當丈量大電流時,可經(jīng)過接入適

48、當?shù)姆至麟娮鑂2、R3擴展量程。假設S接位置2,且R2=R1/9,那么流過R4的電流為0.1Is, 相當于電流表量程擴展10了倍；假設取R3=R1/99,當S接位置3時,電流表的量程擴展為根本量程的100倍。為減小電流表內(nèi)阻, R1宜取小些,但R1過小,放大器的閉環(huán)增益為-R4 /R1,數(shù)值很大,穩(wěn)定性較差。權(quán)衡二者不同的要求,普通取R10.1R4 。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 交流電流的丈量和直流電流的丈量方法大致一樣,由于電流轉(zhuǎn)換器得到的是交流電壓,因此在電流轉(zhuǎn)換之后還要進展AC/DC轉(zhuǎn)換。3. 電阻/直流電壓R/U轉(zhuǎn)換器這里僅引見一種比較簡單的轉(zhuǎn)換電路。如圖5-14所示

49、, 被測電阻Rx接在反響回路上,規(guī)范電阻RN接在輸入回路上, UR是基準電壓,由圖可知 (5-11)xNRxRRUIRU0第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 式中: UR基準電壓；RN規(guī)范電阻。顯然Uo與Rx 成正比,從而實現(xiàn)了R/U轉(zhuǎn)換。改動RN即可改動量程。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 圖 5-14 電阻/直流電流 (R/U) 轉(zhuǎn)換器A0IUo接DVMRxRN1S1RN2S2RN3S3RN4S4UR第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 5.3.2 典型智能DMM實例引見1. 概述 192型智能數(shù)字多用表是一種具有自動量程的快速丈量智能化儀表。其根本型192

50、表具有直流電壓及歐姆丈量兩種功能,整個192表的基準也設置在這兩擋。192表的最高顯示位數(shù)為 位,最大顯示值為1 999 999六個整位加一個半位,但根本型被標定為 位顯示方式。直流電壓的最低量程為0.2 V,丈量最高分辨率為1 V,最高可測直流電壓為1200 V。216215第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 歐姆丈量可采用二端丈量法或四端丈量法的任一種方式,最低量程為0.2 k,最高分辨率為1m,最高量程為20 M。在添加了某些擴展部件如IEEE 488接口,并使儀表任務在本地程任務方式時,可使192表顯示分辨率提高一位,顯示位數(shù)添加到 位，即直流電壓和歐姆丈量分辨率可分別提高到

51、0.1 V及0.1 m。1) 根本型192表的操作功能根本型192表的操作功能包括：1 前面板程序。192表的內(nèi)部微處置器的程序可經(jīng)過前面板進展操作運用。216第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 (2) 數(shù)據(jù)存儲。經(jīng)過前面板操作程序,可使根本型192表存儲100個數(shù)據(jù),并具有檢測最大值、最小值的功能。(3) 多路輸入。多路輸入可使直流電壓及歐姆丈量端子同時引入,這為轉(zhuǎn)換被測參數(shù)提供了方便。(4) 單按鈕清零。將輸入端子短接,在前面板上只需按一下清零鍵,包括傳輸線在內(nèi)的丈量回路的影響便可隨時被消除,并且在切換到其他量程時,零位失調(diào)會自動再標定,不用再進展清零。第第5章章 智能型電壓測量

52、儀智能型電壓測量儀 2) 根本型192表的其他功能擴展部件除了根本的直流電壓、歐姆的丈量功能外,經(jīng)過附加其他功能的擴展部件,根本型192表可以成為具備更多種參數(shù)丈量功能的數(shù)字多用表。這些部件以選購件的方式提供,安裝方便,它們包括： (1) 交流電壓選擇件。附加上交流電壓選擇件后,192表可具有丈量10 V1000 V交流電壓有效值的功能。(2) 真均方根值交流電壓選擇件。交流電壓的均方根值有效值被定義為在一樣的時間里產(chǎn)生相等能量的直流電壓值；而真均方根值或稱真有效值是指思索了直流分量影響的交流電壓有效值。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 因此,丈量回路在直流耦合的情況下才干到達真有

53、效值,而只需交流耦合輸入的丈量回路不會測得真有效值。由于真有效值與交流電壓的波形無關(guān),因此丈量結(jié)果非常準確。當192表運用在對交流電壓準確度要求較高的場所時,應附加真均方根值交流電壓選擇件。附加后,儀表便具有“交流+直流的丈量功能。 (3) 電流選擇件。附加電流選擇件后,192表可丈量1 nA2000 mA的直流電流。假設表中原已附加了交流電壓選擇件,電流選擇件還可使192表丈量10 nA2000 mA的交流電流。 第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 (4) IEEE 488總線接口。附加IEEE 488總線接口后,192表可經(jīng)過該接口掛接到IEEE 488總線上,成為遠程控制系統(tǒng)的

54、一部分。192表經(jīng)過接口可向總線發(fā)送或從總線接納數(shù)據(jù),還可提供形狀輸出及后面板外觸發(fā)器接點。(5) 各種外形的探針、測線及分流器。運用這些附件,192表可方便地運用在各種檢測場所,并可丈量大電壓及大電流等。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 2. 192表的任務方式192表的任務方式根本上分為以下3類。 1) 本地任務方式在本地任務方式下,192表的顯示分辨率被標定在位,被丈量(如直流電壓、交流電壓及歐姆值)可由5路接線柱分別引入。用戶可采用清零鍵ZERO消除包括引線在內(nèi)的丈量回路的附加影響,并經(jīng)過功能按鍵選擇所需求的丈量功能。經(jīng)過前面板中部的6個輕觸按鍵可選擇適宜的量程,也可采用自

55、動量程按下AUTO鍵進展丈量,指示燈亮表示該鍵已被選擇。 215第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 2) 本地程序任務方式在該任務方式下,除可進展本地任務方式下的操作外,用戶還可利用程序按鍵PRGM選擇運用前面板程序。例如,用戶可利用程序PROGRAM1分辨率,將192表的顯示標定在6位。 3) 遠程系統(tǒng)任務方式在該方式下,192表需附加IEEE 488接口選擇部件。192表經(jīng)過后面板的地址開關(guān)設置該接口相應的地址,并經(jīng)過IEEE 488接口銜接器銜接到IEEE 488總線上。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 192表的顯示分辨率取決于經(jīng)過總線的對話速度。本地任務方式下的

56、一切操作及本地程序任務方式下的部分操作可經(jīng)過遠程控制進展。根據(jù)IEEE 488總線指示器的3種指示,即“Talk(講)、“Listen(聽)及“Remote(遠控),用戶可看出IEEE 488總線任務于何種形狀。3. 任務原理192表簡化的原理框圖如圖5-15所示。由圖中可見,192表在原理上大致可分為數(shù)字區(qū)和模擬區(qū)兩個相互隔離的部分。這兩部分是被光電隔離器及電源變壓器隔分開的。這樣使得數(shù)字表模擬區(qū)的低端Lo或公共輸入端可處于任一電位1200 V之間,同時,數(shù)字電路的低端或公共端也可維持在相對機殼地30 V以內(nèi)的電位上,這使得192表與外部數(shù)字設備的接合大為簡化。第第5章章 智能型電壓測量儀智

57、能型電壓測量儀 圖 5-15 192表原理框圖交流轉(zhuǎn)換器直流輸入交流輸入置零多路控制器2 V參考電壓歐姆輸入放大器振蕩器A / D轉(zhuǎn)換器鎖存電路微處理機光電隔離光電隔離IEEE選擇件顯示電源電源輸出模擬區(qū)公共端電源數(shù)字區(qū)公共端5 V第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 192表的任務中心是A/D轉(zhuǎn)換器。對直流輸入的較寬范圍一切量程之和來說,A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量輸入是有一定限制的,并且要求把歐姆值及交流電壓值轉(zhuǎn)換為直流電壓后輸入。A/D轉(zhuǎn)換器也需求一系列控制信號及數(shù)據(jù)處置才干,以控制A/D轉(zhuǎn)換過程及計算轉(zhuǎn)換結(jié)果。送入到192表的輸入量被多路控制器采樣,并與置零電壓、滿刻度參考電壓一同順序

58、地被切換。在同一時間只需一個信號電壓經(jīng)過多路控制器,并被引入輸入放大器,這個輸入放大器用作緩沖器并具有110倍的增益。第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出信號輸入到微處置機,A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果被計算,然后送入192表的顯示電路中。假設192表裝有IEEE 488接口選擇件,A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果還將送入這個選擇件并存放在IEEE通用接口總線上。 1) 模擬電路部分1 多路控制器。多路控制器見圖5-16。它的作用是將9個信號中的1個銜接到輸入放大器。電壓或歐姆丈量需將一系列信號送到輸入放大器,并且在送入時是按一定順序的。192表內(nèi)的微處置機經(jīng)過譯碼器控制著這種順序,并決議

59、著每一信號的開關(guān)時間間隔。 第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 圖 5-16 輸入多路控制器的原理框圖交 流 轉(zhuǎn) 換 器(選 擇 件 )V12V11V39V34V33V10歐 姆 探 測 低 端歐 姆 探 測 高 端歐 姆 參 考 低 端歐 姆 參 考 高 端 4 V參 考 電 阻100 k高Hi低Lo歐 姆 探 測高 Hi低 Lo交 流 AC 2 V標 定參 考 電 壓 電 路A02A21 30 V 5 V 2.1 V9個 多 路 驅(qū) 動 器 之 一來 自 二 十進 制 譯 碼 器 A05V27V41置 零R359自 舉 電 壓自 舉 電 壓 放 大 器V28到 輸 入 放 大器1

60、00 k1000 pF100 k200 k9.7 M99.9 k200 100 1分 壓高HiLo低直 流DC多 路 控 制 器 輸 出多 路 場 效 應 開 關(guān)管第第5章章 智能型電壓測量儀智能型電壓測量儀 不同輸入信號及參考信號的開關(guān)由9個結(jié)型場效應管來完成見圖中的V10、V11、V12、V27、V28、V33、V34、V39及V41。采用場效應管做開關(guān)管有一個關(guān)鍵問題,就是當開啟場效應管時,由低到高變化的開關(guān)電壓會在模擬輸入中產(chǎn)生耦合信號。這種暫態(tài)過程所引起的不良影響,可以利用軟件產(chǎn)生延時的方法來減弱。在多路控制器中,驅(qū)動并翻開場效應管的任務由一個跟隨器方式的自舉電壓放大器來進展見圖中A