電子測(cè)量論文數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)-資料下載頁
2024-10-07 08:19本頁面
【導(dǎo)讀】電壓測(cè)量是電子測(cè)量的一個(gè)重要內(nèi)容。在三個(gè)表征電信號(hào)能量的基本參數(shù)（電。壓、電流和功率）中，電壓測(cè)量是最直接也是最普遍的。子設(shè)備的控制信號(hào)、反饋信號(hào)以及輸出信號(hào)主要是以電壓量表示。中，通常也利用各種傳感器將非電量轉(zhuǎn)換成電壓量來進(jìn)行測(cè)量。利用數(shù)字式電壓表用于電壓的數(shù)字測(cè)量，是。數(shù)字化儀表的基礎(chǔ)與核心。由于精度高、可靠性好以及顯示清晰、直觀，在實(shí)際。該文針對(duì)電子測(cè)量中交直流數(shù)字測(cè)量方法、A/D轉(zhuǎn)換器原理、誤差進(jìn)。用于計(jì)量部門恒溫條件下的電壓標(biāo)準(zhǔn)器。結(jié)構(gòu)稱為約瑟夫森隧道結(jié)。將約瑟夫森結(jié)置于微波場(chǎng)中，約瑟夫森結(jié)上得到量子化階梯電壓Vn的現(xiàn)象，稱為約瑟夫森量子逆效應(yīng)。
【正文】 器清零，同時(shí)使開關(guān)閉合 S2 ，待積分電容放電完畢后，再使 S2 斷開。 (2) 第一積分階段 在轉(zhuǎn)換過程開始時(shí)（ t=0），開關(guān) S1 與 A端接通，正的輸入電壓 vI 加到積分器的輸入端。積分器從 0V開始對(duì) vI 積分，其波形如圖 322斜線段 VPO? 所示。根據(jù)積分器的原理可得 ： dtto vv ??? 0 11? （其中 RC?? ） 31 12 由于 0?vO 過零比較器輸出為高電平，時(shí)鐘控制門 G被打開。于是，計(jì)數(shù)器在CP作用下從 0開始計(jì)數(shù)。經(jīng) 2n個(gè)時(shí)鐘脈沖后，觸發(fā)器 FF0 ～ FFn1? 都翻轉(zhuǎn)到 0態(tài)，而 Qn =1，開關(guān) S1由 A點(diǎn)轉(zhuǎn)接到 B點(diǎn)，第一次積分結(jié)束，第一次積分時(shí)間為t=T1=2nTc 令 vI 為 輸 入 電 壓 在 T1 時(shí) 間 間 隔 內(nèi) 的 平 均 值 ，則 由式dtto vv ??? 0 11? 可得第一次積分結(jié)束時(shí)積分器的輸出電壓為 Vp VTVTV p 111 2 ?? ???? 32 圖 323 雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器各處工作 波 形 (3) 第二積分階段 當(dāng) t=t1時(shí)， S1轉(zhuǎn)接到 B點(diǎn)，具有與 vI 相反極性的基準(zhǔn)電壓 VREF 加到積分器的輸入端；積分器開始向相反方向進(jìn)行第二次積分；當(dāng) t=t2時(shí)，積分器輸出電壓vO ≥0，比較器輸出 VC =0，時(shí)鐘脈沖控制門 G被關(guān)閉，計(jì)數(shù)停止。在此階段結(jié)束 13 時(shí) vO 的表達(dá)式可寫為 ： ? ? ? ? 01 12 ???? ? dttt REFPo VVtv ? 33 設(shè) T2=t2t1，于是有 ?? TVVT R E F 212 ?設(shè)在此期間計(jì)數(shù)器所累計(jì)的時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)為 λ，則 T2=λTc， TVVTREFcn212 ?可見， T2 與 V1 成正比， T2 就是雙積分A/D 轉(zhuǎn)換過程中的中間變量。上式表明，在計(jì)數(shù)器中所得的數(shù) λ(λ=Qn1? 01 ),與在取樣時(shí)間 T1 內(nèi)輸入電壓的平均值成正比 VI 的。只要 VI VREF ，轉(zhuǎn)換器就能正常地將輸入模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并能從計(jì)數(shù)器讀取轉(zhuǎn)換的結(jié)果。如果取VREF =2nV，則 λ=VI ，計(jì)數(shù)器所計(jì)的數(shù)在數(shù)值上就等于被測(cè)電壓。 （ 3） 雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器 特點(diǎn)： (1) 計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù) λ與 RC無關(guān)，可以減小由 RC積分非線性帶來的 誤差。 (2) 對(duì)脈沖源 CP 要求不變，只要在 T1＋ T2 時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定即可 (3) 轉(zhuǎn)換精度高。 (4) 轉(zhuǎn)換速度慢，不適于高速應(yīng)用場(chǎng)合。 單片集成雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器有 ADCEK8B(8 位，二進(jìn)制碼 )、 ADCEK10B(10位，二進(jìn)制碼 )、 MC14433(7/2 位， BCD 碼 )等。 （ 4）誤差影響 實(shí)際的積分器并不能實(shí)現(xiàn)理想的積分 。 總會(huì)存在一定的誤差 。 運(yùn)算放大器開環(huán)增益和輸入電阻有限 、 頻帶有限，積分電容器漏電阻阻值有限所引起 。 14 單斜積分型 ADC （ 1） 電路結(jié)構(gòu)： 如圖 331 所示 圖 331 單斜積分型 ADC 電路結(jié)構(gòu) （ 2） 工作原理： 如圖 332 NkkT TV x 0?? 34 RCk Vr?? 35 NVx? 36 NkkT TV x 0?? 37 圖 332 單斜積分型 ADC 工作原理 15 （ 3） 單斜積分型 ADC 特點(diǎn)： 線路簡(jiǎn)單，成本低 ； 轉(zhuǎn)換速度：門控時(shí)間 T 即為單斜式 ADC 的轉(zhuǎn)換時(shí)間，取決于斜波電壓的斜率，并與被測(cè)電壓值有關(guān)，在滿量程時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長(zhǎng)，即轉(zhuǎn)換速度最慢； 應(yīng)用于精度和速度要求不高的 DVM 中 。 16 結(jié)論 電壓是最基本的電參數(shù)，其他許多點(diǎn)參量可看做 電壓的派生量，電壓測(cè)量方便，因此電壓測(cè)量是電子測(cè)量中最基本的測(cè)量。數(shù)字是電壓表最基本的核心是 A/D轉(zhuǎn)換器， A/D 轉(zhuǎn)換器是最基本的的兩種類型積分型和比較型。前者抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量精度高，但測(cè)量速率低；后者測(cè)量速度快，但抗干擾能力差?？偟膩碚f，積分型性能較優(yōu)，應(yīng)用較廣泛。
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