【正文】 .0 1 % 0 .0 0 5 % )mxVV? ? ? ?5． 4． 1 DVM的組成原理及主要性能指標 ? 輸入阻抗 ? 輸入阻抗取決于輸入電路（并與量程有關）。 ? 對于直流 DVM，輸入阻抗用輸入電阻表示，一般在 10MΩ~1000MΩ 之間。 5． 5 電流、電壓、阻抗變換技術 及數(shù)字多用表 ? 5． 5． 1 電流、電壓、阻抗變換技術 ? AC/DC變換 ? 將交流電壓變換（檢波）得到直流的峰值、平均值和有效值，如前所述。 ? 為實現(xiàn)不同量程的電流測量，可以選擇不同的取樣電阻。 5． 5． 1 電流、電壓、阻抗變換技術 ? 如圖，假如變換后 采用的電壓量程為 200mV， 則通過量程開關選擇取樣 電阻分別為 1kΩ 、 100Ω 、 10Ω 、 1Ω 、 ，便可 測量 200μA 、 2mA、 20mA、 200mA、 2A的滿量程電流。 Ix9 0 0 Ω9 0 Ω9 Ω0 .9 Ω0 .1 Ω(2 0 0 m V )2 0 0 μ A(2 0 0 m V )2 m A(2 0 0 m V )2 0 m A(2 0 0 m V )2 0 0 m A(2 0 0 m V )2 A5． 5． 1 電流、電壓、阻抗變換技術 ? 對于純電阻 ，可用一個恒流源流過被測電阻，測量被測電阻兩端的電壓，即可得到被測電阻阻值。 ? 電阻 電壓（ R/V）變換原理圖。 ? 為了實現(xiàn) 不同量程 電阻的測量，要求 恒流源可調(diào) 。 ? 圖 b中，將被測電阻作為反饋電阻，將恒流源輸出 Ir流過一個已知的精密電阻，從而得到參考電壓 Vr 如圖，放大器輸出 ,于是 ? 如果將 Vo作為 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入，并將 Vr直接作為 A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓，即可實現(xiàn) 比例測量 。 DMM可進行直流電壓、交流電壓、電流、阻抗等測量。 A C / D CI / VZ / VD V MC P UD CA CIZ5． 5． 2 數(shù)字多用表 ? 數(shù)字多用表（ DMM）的主要特點 ? 一般 內(nèi)置有微處理器 。 ? 一般具有 外部通信接口 ，如 RS23 GPIB等，易于組成自動測試系統(tǒng)。如下圖（圖中 Rl Rl RlRl4為等效導線電阻和接觸電阻）。 只有當 (即測量大電阻時 )Rl1和 Rl2才可忽略。 12,x l x lR R R R34,l in l inR R R RRxI rIr VxD M MRl1Rl2RxIrIr VxD M MRl1Rl2Rl3Rl45． 5． 2 數(shù)字多用表 ? 實際產(chǎn)品 Agilent 3458A： 8位半 DMM。因此，必須提高電壓測量的抗干擾能力，特別是對于高分辨力高精度的數(shù)字電壓表更為重要。 串摸干擾 (差模干擾 )是指干擾信號以 串聯(lián)疊加的形式 對被測信號產(chǎn)生的干擾；共摸干擾是指干擾信號 同時作用于 DVM的兩個測量輸入端 （稱為高端 H和低端 L）。 ? 就干擾源的頻率來說，可從 直流、低頻到超高頻 ；干擾信號的波形可以是 周期性的或非周期性 的，可以是 正弦波或非正弦波 （如瞬間的尖峰脈沖干擾），甚至完全是 隨機的 。 5． 7． 1 干擾的來源及分類 ? 共模干擾起因及特性： ? 被測電壓本身就存在共模電壓（被測電壓是一個浮置電壓）。 ? 當被測電壓與 DVM相距較遠， 被測電壓與 DVM的參考地電位不相等 ，將引起測量時的共模干擾。 ? 共模干擾電壓可能很大，如上百伏甚至上千伏。 ? 周期性串模干擾 ：可采用濾波的方法抑制（從被測信號中濾除掉干擾信號）。 ? 尖峰脈沖的干擾 ：由于干擾強度大持續(xù)時間短，一般首先應在信號輸入端加入限幅，再采用模擬硬件濾波器或軟件數(shù)字濾波。設在被測電壓 Vx上疊加有平均值為零的串模干擾信號 un，即 ? 對輸入電壓定時 (T1)積分結(jié)束時，積分器的輸出為： ? 可見，干擾電壓 以其平均值對測量 結(jié)果產(chǎn)生誤差。 ? 串模抑制比（ NMR， Normal Mode Ratio）。 ? 的最大值為： (Un為 干擾信號的幅度 ) nu1sinnTT?1 ( 0 ,1 , 2 , )nT k T k??1sinnTT? ????????1 ( 0 ,1 , 2 , )nTnnT????? ? ?????nunu1m a x1s innnnnUT TuTT???5． 7． 2 串模干擾的抑制 ? 定義 NMR： ? 則， ? 可見， NMR與干擾信號周期（頻率）有關 （如下圖，圖中給出了積分時間 T1=10ms和 T1=100ms的兩組曲線）。 m a x( ) 2 0 lg nnUNM R d Bu?11( ) 2 0 lgs innnTTN M R d BTT???5． 7． 2 串模干擾的抑制 ? 一般 DVM的 NMR為 20~60dB。 5 0 6 0 1 0 0 2 0 0 5 0 002 04 0N M R ( d B )fn= 1 / Tn( H z )T1= 1 0 m sT1= 1 0 0 m s2 0 d B / 1 0 倍頻 程5． 7． 2 串模干擾的抑制 ? 積分式 DVM中的串模干擾抑制措施 ? 依據(jù)： 和 ? 以 50Hz工頻干擾為例，討論相應的抑制措施。 ? 考慮到， 50Hz工頻由于受電網(wǎng)波動其頻率是變化的，因此，需使積分時間 T1跟隨工頻頻率自動調(diào)整變化。 ? 選擇干擾信號的初相角：使初相角 （對工頻干擾信號作過零檢測）。 Vxr1r2rc mUc mRs HLGZiI1I2D V M( 機 殼 )B5． 7． 3 共模干擾的抑制 ? 如圖， 共模干擾電壓 Ucm通過 環(huán)路電流 I1和 I2同時作用于DVM的 H、 L端（但是，他們對 H、 L端的影響量并不相等，見后面的分析），從而造成測量誤差。 ? 共模干擾的誤差分析 ? 共模干擾電壓 Ucm轉(zhuǎn)換為 DVM的 H、 L端的串模干擾電壓為： 5． 7． 3 共模干擾的抑制 式中， 為兩根引線的電阻（包括接觸電阻）， 分別為被測信號和干擾信號的等效內(nèi)阻， 為 DVM的等效輸入阻抗， 為共模干擾電壓。 1 1 2 212122 1 2212()()( , , , )( , )c n H L H Lsc m c msc m s i c mcmi s c mcmc m c mU U U UI r R I rUUr R rr R r Z r rUr Z r r R rrrU r r r? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ????12,rr ,s cmRriZ cmU5． 7． 3 共模干擾的抑制 ? 共模抑制比（ CMR， Common Mode Ratio） ? 定量表示 DVM的對共模干擾的抑制能力，定義為 ? CMR表示共模干擾電壓轉(zhuǎn)換為影響測量結(jié)果的串模干擾電壓的大小。 ? 共模干擾的抑制措施 ? 浮置測量： 將 DVM的接地端浮置 ，即不與機殼地連接（隔離）， DVM接地端到機殼的 絕緣電阻 Z2。 ? 共模電壓為直流時（ Z2表現(xiàn)為純電阻） ,CMR較高 。 22cmUIZ? 22cmZ r r?22 cmrUUZ?22( ) 2 0 lg ZC M R d B r?221Zr5． 7． 3 共模干擾的抑制 [例 ] 一臺采用浮置測量的 DVM， Z2=109Ω//1000pF，分別計算對直流和50Hz交流時的共模抑制比。 [解 ] 對于浮置測量，有： 對直流共模干擾，將 , r2=1kΩ代入上式，得： 對交流共模干擾 ， 于是， ( 為共模干擾信號的頻率 ) 22( ) 2 0 lg ZC M R d B r?92 10Z ??93102 0 lg 1 2 010C MR d B?????2 2 222211 ()1Z R CjCjCR?????~2212 0 lg2 cmC M R f C r??cmf5． 7． 3 共模干擾的抑制 將 =50Hz， =1000pF， =1kΩ 代入上式，得 可見， 在交流干擾情況下，共模抑制比 CMR比直流時小許多，而且隨著干擾信號頻率的提高，還要減小 。 cmf 2C 2r50 1212 0 l g 7 02 5 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0HzC M R d B? ???? ? ? ?Vxr1r2rc mUc mRs HLGZiI1I2D V M( 機 殼 )BZ25． 7． 3 共模干擾的抑制 ? 由于 Z Z2較大，可以有效的減小 I I2。 ? 其他措施： ? 浮置雙端對稱測量：雙端對稱輸入＋浮置方法。 1 212c n H L H LscmU U U UrR rUZZ? ? ????? ? ?????1 212srR rZZ? ?U