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数字多用表的三种转换器说明

2024/6/20 20:52:21发布18次查看
数字多用表具有测量直流电压/电流,交流电压/电流及电阻等多种功能的数字测量仪器。
数字多用表以测量直流电压的直流数字电压表为基础,并通过交流一直流(achdc)电压转换器、电流一电压(hu)转换器、电阻一电压(rhu)转换器,把交流电压、电流和电阻转换成直流电压。
(数字多用表的组成方框图)
一、交流一直流(ac/dc)转换器
由于直流数字电压表是线性化刻度的仪器,因此同数字电压表配接的所有各种转换器,应能把被测量线性地转换成直流电压。 这就是说,若要对交流电压进行高精度的数字测量,则ac/dc转换器必须是线性的。常用二极管检波器构成简单的ac-dc转换器,但这种ac—dc转换器的转换特性是非线性的。这种非线性在模拟式电压表中可以用非线性的刻度来校正。可是直流数字电压表本身没有办法做这样的校正,因此这种简单的ac/dc转换器不适于用交流电压的数字测量。
交流电压的幅度可用平均值、有效值、峰值三个量来表示,相应地,ac-dc转换器也有平均值转换器、有效值转换器和峰值转换器之分。目前,以前两者常见。
在dmm中,ac-dc的变换主要按真有效值的数学定义用集成电路实现。因为直接用继承电路的乘,除法器能进行均方根运算,从而构成均方根式的有效值。ac-dc转换器的原理如下图。
(均方根法的ac-dc转换器图)
乘,除法器对x,y,z三个输入量进行x y z的运算,被测信号μ送入到x,y输入端,从x y z端输送额电压经平均值再送回z输入端。故直流输入电压为:
(直流输入电压图)
现在已有多种型号的真有效值转换器rms-dc变换的专用集成芯片。
二.电流一电压(i-u)转换器
将电流转换成电压的一种简单的方法是让被测电流ix,流过标准电阻rs,则标准电阻两端的电压为ux=ixrs。测量出这个电压,便能决定被测电流的大小。
为了减小转换器的内阻,rs—般选得很小,常在几欧姆以下。因此,ux—般不太大。 为了测量小电流,需要对1^进行放大,如图(大信号i-u转换器)所示。这里采用高输入阻抗的同相 放大器,以减小转换器对rs的旁路作用而带来的附加误差。
在测量几毫安以下的小电流时,更多的是采用图(基本i-u转换电路)所示的f-u转换电路。由 于运算放大器的输入阻抗非常高,因此,可以认为被测电流ix全部流入反馈电阻。同时,又由于运算放大器的增益非常大,因此运算放大器的输出电压为:
(运算放大器的输出电压)
因为这种电路是一种带有强负反馈的并联电压反馈放大器,所以这种转换器的内阻 接近于零。但由于运算放大器的输出电流等于输入电流ix,因此这种ku转换器不适于 测量大电流,否则可能超过放大器的容许功耗。由式中可以得知,改换电阻rs,则可改换i-u转换器的量程。
(大信号i-u转换电路)
(基本i-u转换电路)
三.电阻-电压(r-u)转换器
1)恒流法
在被测的未知电阻rx中流过已知的恒定电流is时,在rx上产生的电压降为u=rxix,故通过恒定电流可实现r-u转换。
2)电阻比例法
由下图中可以看出,用电租比例法构成的r-u转换器的电路,它与双斜积分式a/d转换器配合,可实现电阻-数字转换。
电阻比例法电路
为了测出rx上的电压ux,可让双斜积分式a/d转换器先在固定时向t1内对ux积分,然后再对us进行反向积分。当积分器的输出电压回到0时,第二次积分结束,则第二次积分的时间为:
用t2去打开与门g,则计数器对时钟计得的数字即代表rx的数字量。由于在电阻 rx、rs中流过同样的电流,因此电阻比例法不需要精密的基准电流。
以上是关于数字多用表三种转换器说明,希望此篇文章能让大家多产品有更多的认识。
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