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数字电压表的作业原理

DVM的种类有多种,分类方法也很多,有按位数分的,如3/2位、5位、8位;有按测量速度分的,如高速、低速;有按体积、重量分的,如袖珍式…

  DVM的品种有多种,分类办法也许多,有按位数分的,如3/2位、5位、8位;有按丈量速度分的,如高速、低速;有按体积、分量分的,如袖珍式、便携式、台式。但通常是按A/D转化办法的不同将DVM分红两大类,一类是直接转化型,也称比较型;另一类是直接转化型,又称积分型,包含电压-时刻改换(VT改换)和电压-频率改换(V-f改换)。

  (1)逐次迫临比较型 逐次迫临比较型电压表是使用被测电压与不断递减的基准电压进行比较,经过比较终究获得被测电压值,然后送显现器显现的。尽管逐次比较需求必守时刻,要经过若干个节拍才干完结,但只需加速节拍的速度,仍是能在瞬间完结一次丈量的。图1是逐次迫临比较型数字电压表的原理框图

  图中,数码开关可把由基准电压源输出的高安稳性电压Db分红若干个步进小电压Db1、Ub2、Ub3等,并且这些步进电压的前一个值比后一个大一倍,用二进制表明则刚好添加一位,例如,取基准电压Ub为1O24mV,并将其分红512mV、256mV、 128mV、 64mV、 32mV、16mV、 8mV、 4mV、 2mV、 1mV等若干电压,然后经过操控电路将Ub逐一送到比较器与被测电压进行比较。所取出的Uu应按从大到小次序取出,也便是先取最大的电压Ub1与U,,进行比较,若Ub1>Ux,就由数码寄存器输出一个数码“0”,并舍去Db1;若Ubt≤Ux,则由数码寄存器输出一个数码“1”,并保存Dbl,以便与下一个取出的步进电压Ub2相加,相加后的电压从头与被测电压在比较器中进行比较,并从头输出数码,决议取舍。这个准则称为从大到小、舍大留小的准则。按此准则逐一取出Ub进行比较后,将数码寄存器输出的二进制码按序摆放就会等于被测电压值。

  图1 逐次迫临比较型数字电压表的原理框图

  例如,被测电压Ux=372mV,进程如下。

  ①先取Dbl=512mV,在比较器中进行比较,由于Ub1>Ux.,舍去Ub1,输出“0”。

  ②取Ub2=256mV,Ub2<Ux=,保存Ub2,并输出数码“1”。

  ③取出Ub3=128mV,并与前次保存的Ub2相加得Db2+Ub3=384rnV,由于Ubz+Ub3>Ux故舍去(Ub3,仅保存本来的Ub2,并输出数码“0”。

  大都的A/D转化%&&&&&%也是选用这个办法完结模数转化使命。

  (2)电压-时刻改换型 所谓电压-时刻改换型是指丈量时将被测电压值转化为时刻距离△t,电压越大,△t越大,然后按△t巨细操控守时脉冲进行计数,其计数值即为电压值。电压-时刻改换型又称为V-T型或斜坡电压式,其原理框图如图2所示。

  图2 V-T型数字电压表原理框图

  操控器ST是电压表的指挥部,它每隔必守时刻(例如每隔2s)就宣布一个发动脉冲,一方面使用发动脉冲翻开操控门T,让等距离的规范时刻脉冲序列能经过操控门进入十进制计数器;另一方面发动脉冲触发斜坡电压产生器,使它开端产生一个直线上升的斜坡电压,在斜坡电压上升的进程中,斜坡电压不断与被测电压在电压比较器中进行比较,当斜坡电压等于被测电压Ux时,电压比较器即宣布关门信号,将T门封闭。这时十进制计数器所保存的数便是T门从敞开到封闭的时刻距离中,经过T门的规范时刻脉冲的个数。被测电压Ux越大,斜坡电压从零上升到被测电压Ux,值所需求的时刻、T门敞开时刻也越长,计数器所计数值也越大,使用数码显现器将计数器所计数值显现出来,所计的数便是经过T门的脉冲个数。恰当挑选规范脉冲产生器的重复频率和斜坡斜率,就能使经过T门的脉冲个数与被测电压值持平,显现器上便能够直接显现出被测电压值。

  例如,规范时刻脉冲的频率为105 Hz,斜坡上升斜率为100V/s,若被测电压为10V,则T门从敞开到封闭的时刻距离为10/100=0.1(s),经过T门的脉冲个数为0.1×10(5)=10(4)即显现器显现的数字为10000,若单位为mV,即可直接读出被测电压值为10000mV。

  图3示出的是V-T型数字电压表作业进程波形图,发动脉冲坐落斜坡脉冲起点,关门脉冲坐落斜坡脉冲与被测电压Ux的交点,图3(d)表明在这个时刻距离内经过T门的规范时刻脉冲个数。V-T型数字电压表的准确度首要取决于规范时刻脉冲产生器所发脉冲频率的安稳程度,由于若单位时刻宣布的脉冲个数产生动摇,必定影响读数。其次决议于斜坡上升的线性,若斜坡呈线性上升,则可确保电压上增值与时刻距离成正比。现在这两方面的技能都比较老练,所以V-T型数字电压表准确度也比较高。

  图3 V-T型数字电压表作业进程波形图

  (3)电压-频率改换型 所谓电压-频率改换型是指丈量时将被测电压值转化为频率值,然后用频率表显现出频率值,即能反映电压值的巨细。这种表又称为V-f型,图4为V-f型数字电压表原理框图。

  图中有两个振动器,HO为固定频率振动器, AO为可控频率振动器。使用被测电压直接操控AO的输出电压频率,使被测电压越大,频率就越高,经混频器混频之后,输出的频率也越高;当被测电压为零时,让可控频率振动器AO输出的频率等于HO的频率,经混频器混频之后,输出频率为零。这样就能经过可控频率振动器,把被测电压值转化为频率值,然后经过计数显现出来。只需恰当挑选AO和HO的振动频率,就能够使显现器读数直接等于被测电压值。

  图4 V-f型数字电压表原理框图

  已然能够用被测电压直接操控可控频率振动器的频率,为什么不直接丈量可控频率振动器频率值作为对应的被测电压值,而要用混频的办法呢?本来,选用混频的首要意图是进步输出频率的改动规模,并获得零点。由于,一般是用改动变容管电容C的办法来改动可控频率振动器频率的,已知振动器频率,当变容管可控时,它的%&&&&&%值能够在必定规模内改动。

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