电子测量技术与应用项目08第15-16学时2.4-2.5

第二章电压测量与电压表第一节概述第二节

电流、电压测量基本方法第三节模拟电压表一、基本原理与结构（一）均值电压表（二）峰值电压表（三）有效值电压表二、模拟电压表实例1数字电压表中能显示0～9十个数码的数位称为满位，否则，称为半位或1/2位。一、主要技术指标（一）电压测量范围（1）量程:未经衰减器和放大器的量程称为基本量程，基本量程的测量误差最小。（2）显示位数:

第四节数字电压表

最大显示数字为39.999的称为位数字电压表。最大显示数字为9.999的称为4位数字电压表；最大显示数字为19.999的称为位数字电压表；最大显示数字为11.999的也称为位数字电压表，虽然左边第二位在显示最大数字时只能显示为1，但在其他情况下是可以显示0～9这十个数字的，该位仍为满位，而左边第一位则可以显示0～1共2个数字，故仍称之为位数字电压表。

因为39.999的左边第一位可以显示的数字为0～3共4个数字，但可以作为有效数字的只有1、2、3共3个数字，而满位位数为4，故称之为位数字电压表。超量程能力指——数字电压表在一个量程上所能测量的最大电压超出量程值的能力。（3）超量程能力：最大显示数字;对应量程;超量程能力分别为:9.99919.99919.9994.9995.99911.99910V

20V

10V

5V

5V

10V0%

0%

100%

0%

20%20%分辨力即灵敏度，指的是数字电压表能够反映出的被测电压的最小变化值。不同量程的分辨力不同，最小量程的分辨力最高。通常以最小量程的分辨力作为数字电压表的分辨力。数字电压表的测量误差通常以它的固有误差来衡量，固有误差是指在基准条件下测定的误差，属于允许误差。（三）测量误差（二）分辨力

为被测电压的读数值；

为数字电压表量程满度值；称为读数误差；称为相对项系数；称为固定项系数；称为满度误差。

±n字=满度误差/分辨率数字电压表的固有误差一般采用以下两种表示方法：（四）输入电阻和输入偏置电流（输入零电流）输入偏置电流又称为零电流，是由于DVM输入电路中用到了场效应管等有源器件而使得在电压表输入端短路时所出现的电流。测量电压时该电流是始终存在的，应尽量减小输入偏置电流。数字电压表的Ri≥10MΩ(1GΩ)（五）抗干扰能力串模干扰：共模干扰：数字电压表测量速度的快慢主要取决于其中A/D转换器的类型。（六）测量速度二、A/D转换器及DVM1.双积分式A/D转换器的工作原理双积分式A/D转换器属于V－T型积分式（一）双积分式A/D转换器双积分式A/D转换器原理框图（1）准备阶段（t0

～t1

）在转换开始前，逻辑控制电路使S1闭合、S2接地，将积分电容完全放电，并关闭闸门，使计数器清零。（2）取样阶段；(t1

～t2)S1断开、S2将积分器的输入端接被测输入电压Ux，积分器开始对Ux积分。同时，闸门打开，计数器开始对时钟脉冲累加计数。当计数器计数为N1（表明定时取样完毕），即

t2时刻，计数器输出溢出信号，逻辑控制电路关闭闸门，计数器清零。t2

时刻积分器输出为：（3）比较阶段（t2

～t3）S1断开、开关S2接与Ux极性相反的基准电压UR,闸门打开，计数器计数，反向积分，积分器输出电压下降为零，t3

时刻计数器停止计数，计数值为Ｎ２。

双积分式A/D转换器工作波形T1定时正向积分T2`定值反向积分

双积分式A/D转换器工作波形经推导得知：数字量与转换器模拟输入量大小成正比例题：

若测量总周期T=400ms，计数值N1=2000，基准电压UR=2V，N2=1000，求被测量UX=？,T1=？,T2=？T1=266.7msT2=133.3ms1）双积分式A/D转换器是将两个电压的比较变为取样时间和比较时间的比较而实现A/D转换的，属于积分式A/D转换器中的V－T（电压－时间）型；2）双积分式A/D转换器分为三个过程，

准备阶段：计数器清零，积分电容放电，

取样阶段：为定时不定值正向积分，

比较阶段：为定值（基准电压）不定时反向（与取样时的积分方向相反）积分。经上述分析得出结论：2.双积分式A/D转换器的特点1）优点为价格低廉，稳定性好，准确度高，抗干扰能力强。2）平均值转换方式。对于串态干扰抑制能力很强。对元件要求低。两次积分中RC的影响相互抵消，故对RC稳定性要求不高。3）缺点为允许输入的电压范围不大，且为直流电压，转换速度较慢。4）对基准电压UR要求高。

第五节万用表

表头（模拟式电压表）电路转换开关模拟式万用表电流/电压转换器电阻/电压转换器检波器

一、数字万用表的工作原理24

数字万用表组成框图

测量直流电压时：量程转换器输出的直流电压被送至A/D转换器变为数字量输出显示。测量交流电压时：量程转换器输出的交流电压被检波器转换成为直流电压后，送至A/D转换器变为数字量输出并显示。测量直流电流时：输入的直流电流经过电阻网络分流后得到的直流电压送至A/D转换器变为数字量输出并显示；测量交流电流时：经过电流/电压转换器转换得到的交流电(ACV)还需经过检波器转换成为直流电压，然后，由A/D转换器变为数字量输出。测量电阻时：手动切换开关S5打到电阻测量状态，被测电阻接到测量端子上。电阻网络和运算放大器构成量程转换和电阻—电压转换电路，经转换后得到的直流电压经A/D转换器转换为数字输出显示被测电阻值。

二、模拟式万用表的选择使用

（一）插孔和转换开关位置的选择（二）测量种类与量程选择（三）正确读数（四）电阻档的使用