电子测量技术

1、u3.1 概述u3.2 电压的模拟测量u3.3 电压的数字化测量u3.4 电压测量中的模-数转换器u3.5 数字多用表u3.6 数字电压测量的误差分析2u电压测量是电子测量的一个重要内容。n在表征电信号能量的三个基本参数(电压、电流、功率)中,是最直接也是最普遍的n电路中的其他电参量包括电流、功率以及信号的调幅度、波形的非线性失真系数、网络的频率特性、设备的灵敏度等等,都可视为电压的派生量,通过电压测量获得其量值。 u电压比较器结构简单且应用广泛,这使电压的数字化非常容易。 u利用各种传感器和变换电路,可以把其他类型的物理信号(如温度、压力、流量、音响等)转换为电压,通过测量电压来实现对这些参

2、量的测量。u频率范围n电压测量的频率范围相当广n电子电路中电压信号的频率范围相当广，除直流外，交流电压的频率从106 Hz(甚至更低)到109 Hz，频段不同，测量方法也各异。u测量范围n电压幅值的变化范围极宽 n电子电路中待测电压的大小低至109 V，高到几十伏、 几百伏甚至上千伏。 n若信号电压电平低， 则要求电压表分辨力高， 而这些又会受到干扰、 内部噪声等的限制。 n若信号电压电平高， 则要考虑电压表输入级中加接分压网络， 而这又会降低电压表的输入阻抗。u电压波形n交流电压波形多种多样n电子电路中待测电压的波形除正弦波外，还包括失真的正弦波以及各种非正弦波(方波、三角波、脉冲电压等)。

3、n 不同波形的电压的测量方法及对测量准确度的影响是不一样的。u输入特性n被测信号接入电压表后,电压表的等效输入阻抗将对测量结果产生影响。n电压测量仪器的输入电阻就是被测电路的额外负载，为了减小仪器的接入对被测电路的影响，要求其具有较高的输入电阻。u测量精度 n直流电压可获得较高的测量准确度 n直流电压测量中，各种分布性参数的影响极小，直流电压的测量可获得较高的测量准确度。n交流电压必须经交流-直流（AC-DC）转换电路转变成直流电压，同时高频测量时分布参数的影响很难避免，交流电压测量的精度比直流电压精度低很多，通常只能达到10-5量级左右。u抗干扰性能 n高精度电压测量要求电压表具有足够的抗干

4、扰能力n电压测量易受外界干扰的影响，当信号电压较小时，干扰往往成为影响测量精度的主要因素，相应要求高灵敏度电压表(如数字式电压表、高频毫伏表等)必须具有较强的抗干扰能力，测量时也要特别注意采取相应措施(例如正确的接线方式、必要的电磁屏蔽)，以减少外界干扰的影响。u电压的模拟测量n是将被测电压成比例地转换为电流,再采用机械动圈式电流表进行测量。u直流电压的数字测量n通过ADC实现高精度直流电压的数字测量。u交流电压的数字测量n经过AC-DC变换后得到直流电压再测u交流采样n采用高速ADC直接对高频信号进行数字化采集与处理,通过微处理器换算出有效值、峰值、均值u示波测量12u万用表u电子电压表n模

5、拟式：u磁电式电流表(表头)作指示器n数字式：u利用AD转换器实现电压的测量均值电压表峰值电压有效值电表 数 字 显 示 被测电压的值u标准电池n标准电池利用化学反应产生稳定、可靠的电动势,它是一种重要的电压实物标准,常作为各级计量、检定、研究和生产部门的直流电压标准量具。14u齐纳二极管电压标准n利用了齐纳二极管反向击穿时的稳压特性,系统结构简单,容易实现集成,广泛应用于工程仪表中。n齐纳二极管稳压特性存在温度漂移的影响，采用高稳定电源和内部恒温控制电路可使其温度系数变小。15u约瑟夫森量子电压基准n电压与频率在约瑟夫森结上存在一个不受时间、空间环境变化的系数KJ。 n从1990年1月1日开

6、始,在世界范围内同时启用了约瑟夫森电压量子基准并给出了KJ常数值,记为KJ-90 483597.9GHz/V1618u交流电压可以用峰值、幅值、平均值、有效值及瞬时值来表征。n交流电压u(t)在一个周期内偏离零电平的最大值n一般情况下,正峰值Up+和负峰值Up-并不相等19U0:直流分量Um：振幅,u(t)在一个周期内偏离直流分量U0的最大值2001( )TavxUut dtT01|( )|TavxUu tdtT通常平均值就指全波平均值u交流电压的平均值定义为u半波整流平均值：n交流电压的正(负)半周在一个周期的平均值u全波整流平均值21u交流电压有效值,是指该交流电压在一个周期内通过某一纯电

7、阻负载时所产生的热量,与一个直流电压在同样的条件下所产生的热量相等时，该直流电压的量值,记为Urmsu理想的正弦交流电压u(t)=Upsin(t),若=2/T 201( )TrmsUut dtT10.7072ppUUU22u交流电压的KF定义为该电压的有效值与均值之比:rmsFavUKU(1/2)1.11(2/)2 2PFPUKUu对理想的正弦交流电压u(t)=Upsin(t),若=2/T 23PPrmsUKUu对理想的正弦交流电压u(t)=Upsin(t),若=2/T 21.41/2PPPUKUu交流电压的Kp定义为该电压的峰值与有效值之比24u常见波形的波峰因数和波形因数可查表3-1得到如

8、正弦波: Kp=1.41， KF=1.11； 方波： Kp=1， KF=1； 三角波：Kp=1.73， KF=1.15； 锯齿波：Kp=1.73， KF=1.15； 脉冲波： 为脉冲宽度,T为周期 白噪声：Kp=3(较大), KF=1.25。PKTFKT25u模拟测量 模拟电压表 u数字测量 数字电压表n虽然数字电压表越来越普及,但就目前的技术条件来说,尤其是对于很高频率信号的测量还不能完全取代模拟电压表。u模拟式电子电压表是通过ACDC变换器将交流电压转换成直流电压后,再变换成直流电流,最后驱动磁电式电流表,通过指针来指示所测得的电压。u测量交流电压的仪表通常称为电子电压表或毫伏表 26u根

9、据检波特性不同n平均值检波电压表n峰值 检波 电压表n有效值检波电压表27u对于交流电压的测量通常有两种基本方式：u放大检波式：n测量灵敏度高但频率范围只能达到几百kHzu检波放大式：n频率范围可以从直流到几百MHz,但其灵敏度较低。 直流放大读数显示检波宽带放大检波读数显示28 u可变量程衰减器：通常是阻容分压电路，用来改变均值表的量程，以适应不同幅度的被测电压。u宽带放大器：通常采用多级负反馈电路,其性能往往是整个电压表质量的关键。u平均值检波器：通过整流和滤波提取宽带放大器输出电压的平均值，并输出与它成正比的直流电流，最后驱动微安表指示电压的大小。检波器宽带放大器衰减器A29u平均值检波

10、原理 n由二极管桥式整流(全波整流和半波整流)电路完成u如图,整流电路输出直流电流I0,其平均值与被测输入电压u(t)的平均值成正比(与u(t)的波形无关)u电容C用于滤除整流后的交流成分,避免指针摆动30u由于放大器频率特性的限制,通常测量高频信号的电压表采用检波放大式。u检波放大式高频毫伏表检波器多采用峰值式n采用这种结构,放大器放大的是检波后的直流信号,其频率特性不会影响整个电压表的频率响应n测量电压的频率范围主要取决于检波器频率响应31u峰值检波器：检波输出的直流电压与输入交流信号峰值成比例。u常见的峰值检波器有串联式和并联式两种。u二极管峰值检波电路(a.串联式,b.并联式,c.波形

11、)3233u基本要求：n放电时间常数远大于输入信号中最大的周期Tmaxn检波器的充电时间常数远小于放电时间常数； 放Tmax 充放u直接型RMS-DC运算法如图所示,使用乘法器和运算放大器直接计算有效值u图中第一级接成平方运算的模拟乘法器,其输出正比于 ux2(t),第二级接成积分平均电路,第三级将积分器的输出进行开方,最后输出的电压正比于被测电压的有效值。34201( )TrmsxUut dtTu间接型RMS/DC运算法u图中第一级为模拟乘法/除法器,第二级是由运算放大器组成的低通滤波器。它在电路的输入级使用反馈间接实现平方根运算。uu2x/ U0将随着输入信号的有效值线性变化。3520(

12、)xUu tu采样又称为取样。根据有效值的定义,若把连续积分变为在信号周期内足够多采样值平方的代数和,则可得交流电压有效值的另一表达式36211NrmsxiUuNu数字采样法采用高速A-D器件,对信号进行实时逐点采样,以实现交流信号的真有效值测量,还可以检测出信号的瞬时特性,比如信号峰值、波形畸变因数等其它瞬时信号特性。u只要采样的频率足够高,就可以尽量真实地再现被测信号。3738u热电效应：n两种不同导体的两端相互连接在一起,组成一个闭合回路,当两节点处温度不同时,回路中将产生电动势,从而形成电流,这一现象称为热电效应,所产生的电动势称为热电动势。u当热端T和冷端T0存在温差时 (即TT0)

13、,则存在热电动势，且热电动势的大小与温差T=T-T0成正比。铁铜热端热电偶39u利用热电偶有效值检波u热电偶：n将两种不同金属进行特别封装并标定后,称为一对热电偶(简称热偶)。u热电偶温度测量原理：n若冷端温度为恒定的参考温度,则通过热电动势就可得到热端(被测温度点)的温度。u热电偶有效值检波原理：n若通过被测交流电压对热电偶的热端进行加热,则热电动势将反映该交流电压的有效值,从而实现了有效值检波。40u直流电流I与被测电压u(t)的有效值U的关系： 电流I热电动势热端与冷端的温差,而热端温度u(t)功率u(t)的有效值U的平方,故I U2BE+ACDA-Mux(t)41u在实际热偶式电压表中

14、,为了克服直流电流与被测电压有效值的非线性关系(IkUx),利用两个性能相同的热电偶构成热电偶桥,称为双热偶变换器,测量热电偶M1:产生的热电动势Ex= KUx2平衡热电偶M2:产生的热电动势Ef = KU02 E = ExEf0u在进行交流电压测量时,国际上一直以有效值表示被测电压的大小,因为有效值反映了被测信号的功率。但在实际测量中由于检波器的工作特性不同所得结果有峰值、平均值、有效值之别。u各种特性的AC-DC变换器都应该将最后的测量结果。42u均值电压表的读数都用正弦有效值进行定度u波形因数u平均值电压表的读数都用进行定度43avavK U1.112 2avavKU0.9avavU0.

15、9rmsFavFavUK UK44u如果不作修正,即将读数当成有效值时,将产生波形误差v(1 0.9) 100%avrmsVFavavUUKu峰值电压表的读数都用正弦有效值进行定度n式中p为峰值电压表的指示值,K为定度系数, K= 2/2;Up为被测电压的峰值。u当被测电压为非正弦波形时,应进行波形换算才能得出被测电压的有效值。首先将示值p折算成被测电压的峰值45ppK U2ppUu有效值：u由于峰值电压表的读数没有直接的物理意义,测量非正弦波时,如果不进行换算,将产生波形误差462rmspPUK2100%(1) 100%prmsVppPUUK47例例1 1 用均值表（全波式）分别测量正弦波、

16、方波及三角波电压，电压表示值为10V，问被测电压的有效值分别是多少伏？例例2 2用峰值电压表分别测量正弦波、方波及三角波电压，电表示值均为10V，问被测电压有效值是多少？u例例3 3有效值电压表的有限带宽对测量非正弦电压时的波形误差。设某有效值电压表带宽为10MHz,用该电压表测量下图所示方波电压,计算由电压表带宽引起的波形误差。u解 为求解电压表带宽引起的波形误差,需要对输入电压表的方波电压的谐波成分进行分析。将方波电压用付里叶级数表示为48411( )(sinsin 3sin 5.)35pu tUttt49 上式表示,方波电压只含奇数次谐波分量,其总有效值应为(基波与各次谐波有效值几何合成

17、) 由图,该方波基波频率为f1=1/T=1MHz,若电压表带宽为10MHz,则该方波就只有基波(1MHz)、3次(3MHz)、5次(5MHz)、7次（7MHz）和9次谐波(9MHz)才能通过,而11次(11MHz)以上的谐波将被抑制。 此时,读数值为224111.352rmspUU22224111110.9735792ppUU 50 若将上式的读数值作为实际有效值,所产生的波形误差为：结论：有效值电压表其有限带宽对测量非正弦电压时的波形误差总是负值(读数结果偏小),显然,电压表带宽愈宽(可通过的波形谐波频率愈高),相应的波形误差愈小。 100%3%UU51电压表电压表组成组成原理原理主要适用主

18、要适用场合场合实测实测读数读数读数读数的物理意义的物理意义对正弦波对正弦波对非正弦波对非正弦波放大均值低频信号视频信号均值Uav1.11Uav有效值UrmsUrms=KFUav峰值放大 高频信号峰值UP0.707 UP有效值UrmsUrms=UP/KP热电偶式计算式非正弦信号有效值UrmsUrms真有效值Urms52u分贝n声学中,分贝是表示音量强弱的一个单位。n通信系统中,也常用分贝表示电平或功率。u当用分贝表示功率时,定义为：1210lg()PdBPu当用分贝表示电压时:1220lg()UdBU分贝是一个用对数表示的相对量值(记作dB),如果相对于一个确定的参考基准量,此时的分贝值则表示了

19、一个53：n若P2= P0(基准量),并取P0=1mW；P1=被测功率,用Px表示,其分贝值用dBm表示010lg10lg1XXWPP mWPPmW：020lg20lg0.775XXVUUPU54mVdB15-4060-28300-1415000VdB6+1230+26150+40600+52u分贝值的测量,实际上仍是电压测量,仅是将原电压示值取对数后在表盘上以分贝定度而已。n当Ux U0时,分贝值为正;n当Ux U0时,分贝值为负n当Ux U0 ,分贝值为零。n下图为MF20电子式多用表表盘上的刻度及电压值与其分贝值的对照表。其测量范围为-70+ 57 dB55mVdB15-4060-283

20、00-1415000VdB6+1230+26150+40600+52u例如：Ux =1.38V时,对应的分贝值是u所以1.5V刻度1.38V处与分贝刻度+5dB对应。01.38()20lg20lg50.755xxUUdBdBUu例如：用30V电压刻度时,已知示值为27.5V,求对应的分贝值应为多少？u电压表指针指在+5 dB处,显然这不是Ux的分贝值u原因在于：nMF-20多用表的电压基本量程是01.5V，表盘上的分贝值与该量程上电压值相对应5656mVdB15-4060-28300-1415000VdB6+1230+26150+40600+5227.5()20lg310.755xUdBdB5

21、7u宽频电平表n具有分贝读数的电压表称为“宽频电平表” 。n组成框图：n在均值电压表(放大-检波式)基础上设计的 A输入输入衰减器衰减器宽带交流宽带交流放大器放大器标准电平标准电平振荡器振荡器均值均值检波器检波器电平校准电平校准输入输入电平选择电平选择dB输入输入阻抗选择阻抗选择dB59u数字电压表(DVM)是利用变换原理,将待测的模拟量变换成数字量,并将测量结果以数字形式显示出来的一种电压表。60uDVM的组成n包括模拟和数字两部分。u输入电路：n对输入电压衰减/放大、变换等uA/D转换器(核心部件)n实现模拟电压到数字量的转换。u数字显示器：n显示模拟电压的数字量结果。u逻辑控制电路：n在

22、统一时钟作用下,完成内部电路的协调有序工作61u应用n直流或慢变化电压信号的测量(通常采用高精度低速A/D转换器)。n通过AC-DC变换电路,也可测量交流电压的有效值、平均值、峰值,构成交流数字电压表。 n通过电流-电压、阻抗-电压等变换,实现电流、阻抗等测量,进一步扩展其功能。n基于微处理器的智能化DVM称为数字多用表nDMM功能更全,性能更高,一般具有一定的数据处理能力(平均、方差计算等)和通信接口(如GPIB)。62u测量范围 基本量程：不需要对被测电压进行放大或衰减扩展量程：对输入电压进行10倍放大或衰减 完整显示位非完整显示位例如： 4 位，4位完整9999,1位非完整，最大显示数字

23、为19999例如：被测电压13.04用无超量程3位DVM,需要100V量程档，显示13.0V。用超量程3位DVM,即3 位DVM,可仍用10V量程档，显示13.04V。1263u分辨力 nDVM能够显示出的被测电压的最小变化值,也即显示器末位跳一个字所需的最小输入电压值n如3 DVM ,在200mV量程, 最大输入电压为: 199.9mV,其分辩力为0.1mV/字n由于分辨力与数字电压表中A/D的位数有关,位数越多,分辨力愈高,故有时称具有多少位的分辨力。分辨力越高,被测电压愈小,电压表愈灵敏,故有时把分辨力称作灵敏度。 64u测量误差n数字电压表的固有误差用绝对误差表示: U=(aUx+bU

24、m) = (aUx+n字)u任一读数下的相对误差为 xmxUUbaUU%读数误差 满度误差65【例例1】DS26A直流直流DVM的基本量程的基本量程8 V挡的固有误差为挡的固有误差为0.02%Ux0.005%Um， 最大显示为最大显示为79 999， 问满度误差问满度误差相当于几个字相当于几个字?【例例2】用用4 位位DVM测测1.5V电压电压,分别用分别用2V档和档和200V档测档测量量,已知已知: 2V档固有误差档固有误差:0.025%Ux1个字个字,200V档档:0.03%Ux1个字个字;问两种情况下由固有误差引起的问两种情况下由固有误差引起的测量误差各为多少？测量误差各为多少？结论结论

25、：1.不同量程不同量程“1个字个字”误差对测结果不一样，测量误差对测结果不一样，测量时应尽量选择合适的量程。时应尽量选择合适的量程。 2.虽然虽然DVM有有4 位分辨力，但不正确使用，则达不到位分辨力，但不正确使用，则达不到应有的准确度。故分辨力高不等于准确度高。应有的准确度。故分辨力高不等于准确度高。66u测量速率n测量速率指每秒钟对被测电压的测量次数，或完成一次测量所需的时间。u输入阻抗与输入电流n在直流测量时， DVM输入阻抗用输入电阻Ri表示，量程不一样，Ri也有差别， 大体在101000 M之间。 n交流测量时，DVM输入阻抗用输入电阻Ri并联输入电容Ci表示，Ci一般在几十至几百皮

26、法之间。 68u 按A/D转换器原理A/D变换变换积分式积分式比较式比较式双斜式双斜式、多斜式、多斜式脉冲调宽式脉冲调宽式电压反馈型电压反馈型V-F变换式变换式反馈比较式反馈比较式逐次比较式逐次比较式余数循环比较式余数循环比较式 直接比较式直接比较式 并联比较式并联比较式分级式（流水线式）分级式（流水线式）69u A AD D转换器的种类繁多,用于DVM的主要有:u核心部件是积分器,因此速度较慢,转换时间一般在ms级或更长。但抗干扰性能强,转换精度可达0.01 或更高。u适于在数字电压表类仪器中采用。u转换时间一般在s级,转换精度一般在0.1上下,适用于一般场合 70u双积分n第1次对输入电压

27、Ux作定时(T1)积分n第2次对基准电压Ur作定值积分u通过第二次积分得到与输入电平的平均值成正比的时间间隔T2,在T2内对时钟脉冲计数,完成UTD7172u抗干扰能力强n由于双积分型A/D变换器只响应于输入电压的平均值,因此对周期等于采样周期 T1或等于 T1/n的对称干扰有很强的抑制能力,即与输入电压Ux一道串入噪声电压(简称串模干扰)不会引起转换误差。73u性能/价格比高n因为在采样及比较两个时期内采用同一个积分器和时钟频率,其影响可以相互抵消 ,使成本降低u缺点：1反向积分时间与时钟周期不一定是整数倍，存在计数误差。 2测量速度不高74u三斜积分式与双斜式ADC原理图十分相似。u三斜积

28、分式在反向积分时,除一段时间接入基准电压Ur外,另有一段时间接入一个小2n倍的基准电压Ur/2n。同时用另一个计数器,在对基准电压Ur/2n 积分期间对同一时钟进行计数。u三积分式A/D转换器的转换波形是将双积分式A/D转换的反向积分阶段T2分为如图所示的T21和T22n在T21期间,积分器对基准电压Ur进行积分,放电速度较快;n在T22期间,积分器改为对较小的基准电压Ur /k进行积分(k常取2n或10n),放电速度较慢。 76u逐次逼近型的A/D转换器是应用最广的A/D转换n逐次逼近寄存器SARnD/A转换器n比较器n时序和控制逻辑等部分组成u其实质是逐次把设定的SAR寄存器中的数字量经D

29、/A转换后得到电压U0,与待转换的模拟电压UX进行比较。比较时,先从SAR的最高位开始,逐次确定各位的数码应是“1”还是“0”。77基本原理： 将被测电压和一可变的已知电压（基准电压）进行逐次比较，最终逼近被测电压。结构框图7879u设基准电压满度值U010V，被测电压Ux6.285V，则电路完成一次AD变换的全部比较程序如下： 时钟节拍移位寄存器数码寄存器D/A输出比较器输出寄存器输出 11000100051（Ux U0）10002010011007.50（Ux U0）10003001010106.251（Ux U0）10104000101016.875 0（Ux U0）101080UMAX

30、0.75 UMAX0.6875 UMAX0.75 UMAX0.625 UMAX0.5 UMAX0.5 UMAX第一次猜测值第一次猜测值 1000第二次猜测值第二次猜测值 1100第三次猜测值第三次猜测值 1010第四次猜测值第四次猜测值 1011Ux0 U4-位逐位逐次逼近次逼近A/D 转换过程转换过程tu余数再循环比较式ADC81时钟时钟节拍节拍输入电压或余输入电压或余数存储电压数存储电压数据判别数据判别8 4 2 1 D/A输出输出余数电压余数电压（V）余数存储余数存储电压（电压（V）13.285001130.2852.8522.85001020. 858.538.5100080.55.0

31、45.00101500820-1-2-33 102 108 105 103.285NV uDMM具有测量直流电压、交流电压、直流电流和电阻四种功能。u其最重要、最核心的部分是一个直流电压表,除直流电压测量外,其他测量功能都要把被测参数变为直流电压,测量才能完成。 u直流电压表中最关键的是AD变换器。 86u数字多用表DMM的主要特点uDVM的功能扩展。DMM可进行直流电压、交流电压、电流、阻抗等测量。u测量分辨力和精度有低、中、高三个档级，位数3位半8位半。u一般内置有微处理器。n可实现开机自检、自动校准、自动量程选择,以及测量数据的处理（求平均、均方根值）等自动测量功能。u一般具有外部通信接

32、口。n如RS-232、GPIB等,易于组成自动测试系统87uAC/DC变换n模拟式电压表利用二极管构成的平均值和峰值检波电路,驱动直流微安表指针偏转。这种检波器是非线性的,使检波输出的线性很差。uDMM采用如图所示的运放式半波检波电路。uR-U转换器 基于欧姆定律n对于纯电阻,可用一个恒流源流过被测电阻,测量被测电阻两端的电压,即可得到被测电阻阻值n对于电感、电容参数的测量,则需采用交流参考电压,并将实部和虚部分离后分别测量得到。u如图,直接通过恒流源I流过被测电阻Rx,并对Rx两端的电压放大后送入A/D转换器u为了实现不同量程电阻的测量,要求恒流源可调I恒恒流流源源( (可可调调) )A A

33、/ /D DR Rx xIr-+A Am mp p恒恒流流源源( (可可调调) )A A/ /D D-+A Am mp pIrVrR1Rx精精密密电电阻阻VoVr取取样样电电阻阻89u通过运放实现比例测量的R到U变换n将被测电阻作为反馈电阻,将恒流源输出，流过一个已知的精密电阻RN,从而得到参考电压UNUo正比于Rx,从而实现了R到U转换。改变RN可换接量程。 NNRUI XNNXRRUIRU090uI/U变换 基于欧姆定律n将被测电流通过一个已知的取样电阻,测量取样电阻两端的电压,即可得到被测电流。n为实现不同量程的电流测量,可以选择不同的取样电阻。Ix9009090.90.1(200mV)

34、200A A(200mV)2mA A(200mV)20mA A(200mV)200mA A(200mV)2A A92uDVM的固有误差uDVM的示值(读数)相对误差为：u固有误差由两部分构成：读数误差和满度误差。n读数误差:a%Ux与当前读数有关,主要包括DVM的刻度系数误差和非线性误差。n满度误差:b%Um 与当前读数无关,只与选用的量程有关。几个字xmxUaUUbUaU%xmxUUUbaUU%10093例 一台3位半的DVM给出的精度为:(0.1%读数+1字),如用该DVM的020V DC的基本量程分别测量5.00V和15.00V的电源电压，试计算DVM测量的固有误差。94u结论：u被测电

35、压愈接近满度电压,测量的(相对)误差愈小(这也是在使用DVM时应注意的)。u当被测量(读数值)很小时,满度误差起主要作用,当被测量较大时,读数误差起主要作用。u为减小满度误差的影响,应合理选择量程,以使被测量大于满量程的2/3以上。95uDVM中各部件的误差分析u以双斜式A/D转换器构成的DVM为例,考虑由输入通道电路和A/D转换器各组成部件的非理想而引入的误差及相应的误差表达式。这些误差包括：n积分器误差；n比较器误差；n模拟开关误差；n基准电压源误差；n输入衰减/放大器误差；nA/D转换器的量化误差。 96u干扰n是对有用被测信号的扰动,特别是当被测信号较小(或微弱)时,干扰的影响显得更为

36、严重。u必须提高电压测量的抗干扰能力,特别是对于高分辨力高精度的数字电压表更为重要。u干扰分为：n串摸干扰n共摸干扰97u串摸干扰n指干扰信号以串联叠加的形式对被测信号产生的干扰；u共摸干扰n指干扰信号同时作用于DVM的两个测量输入端(称为高端H和低端L)。被测信号Ux干扰信号Usm干扰信号Ucm被测信号Ux干干扰扰信信号号un被被测测电电压压VxHLDVM被被测测电电压压VxHLDVM干干扰扰信信号号ucm98u串模干扰起因及特性：n可能来自于被测信号源本身(例如,直流稳压电源输出就存在纹波干扰)；n也可能从测量引线感应进来的工频(50Hz)或高频干扰(如雷电或无线电发射引起的空中电磁干扰)。99u串模干扰起因及特性：n干扰源的频率来说,可从直流、低频到超高频;干扰信号的波形可以是周期性的或非周期性的,可以是正弦波或非正弦波(如瞬间的尖峰脉冲干扰),甚至完全是随机的。