電壓測量剖析課件

第五章電壓測量本章要點(diǎn)：·電壓測量的重要性，對電壓測量的要求和分類·模擬式直流、交流電壓的測量以及高頻、脈沖、噪聲電壓的測量·數(shù)字電壓表組成原理、工作特性和分類·積分式和比較式A/D轉(zhuǎn)換器及數(shù)字多用表的組成原理與特點(diǎn)·數(shù)字電壓表的誤差與干擾5.1

概述5.1.1

電壓測量的重要性電壓是電子測量的一個主要參數(shù)。電參量的基礎(chǔ)：U=IRI=U/RR=U/IP=IU=U2/R=I2R電壓的派生量，例如，調(diào)幅度，波形的非線性失真系數(shù)等等。在非電量測量中，大多數(shù)物理量（如溫度、壓力、振動、速度等）的傳感器大多是電壓作輸出的。因此，電壓測量是其它許多電參量、非電參數(shù)測量的基礎(chǔ)。5.1.2

對電壓測量的基本要求1.應(yīng)有足夠?qū)挼碾妷簻y量范圍nV→μV→mV→V→→kV

2.應(yīng)有足夠?qū)挼念l率范圍交流電壓的頻率范圍約從幾Hz到幾百M(fèi)Hz，甚至達(dá)GHz量級。目前，模擬電壓表可測量的頻率范圍要比數(shù)字表高得多。例如，92C型模擬射頻電壓表頻率上限達(dá)1.2GHz，而DP100型數(shù)字多用表只能達(dá)25MHz。3.應(yīng)有足夠小的測量不確定度即可達(dá)10-6微伏量級4.應(yīng)有足夠高的輸入阻抗5.應(yīng)具有高的抗干擾能力5.1.3

電壓測量儀器的分類1.模擬式電壓表指針式電壓表：用磁電式電流表作為指示器模擬示波器：刻度比較2.數(shù)字式電壓表經(jīng)A/D將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號各有千秋模擬表----駕駛臺儀表多，一目了然；高頻電壓表數(shù)字表----精度高，輸入阻抗高，便于與計(jì)算機(jī)聯(lián)接5.2模擬式直流電壓的測量5.2.1三用表中的直流電流、電壓測量1.表頭：三用表中直流電流、電壓通常由磁電式高靈敏度直流電流表作指示。直流電流表俗稱表頭，圖5.1給出了動圈式電流表頭結(jié)構(gòu)的雙視圖。其工作原理是利用載流導(dǎo)體與磁場之間的作用來產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，使導(dǎo)體框架轉(zhuǎn)動而帶動指針偏轉(zhuǎn)，其偏轉(zhuǎn)角度正比于通過線圈的被測電流。圖5.1動圈式儀表的結(jié)構(gòu)雙視圖游絲SNNSPPPPSK永久磁鐵標(biāo)尺指針軟心鐵K吸靴可動線圈K軸軸承游絲S指針游絲S可動線圈K軸承I=Kθ式中K由設(shè)計(jì)決定的恒量，它與線圈匝數(shù)、線圈面積、磁場強(qiáng)度及游絲扭轉(zhuǎn)力矩有關(guān)。K值表示電流表偏轉(zhuǎn)單位角度時(shí)所需通過的電流，K值越小，電流表越靈敏。這樣就可以從指針?biāo)附嵌任恢脕頊y電流。2．電流表量程擴(kuò)展允許通過的最大電流值稱為量程Im，如50μA、100μA。1mA等。由于電流線圈匝數(shù)很多，其內(nèi)阻較大。設(shè)現(xiàn)有一表頭，Im=50μA，r=3kΩ.現(xiàn)要測量500μA電流怎么辦？要并聯(lián)分流電阻RS以擴(kuò)展量程。因兩路端電壓相等圖5.2表頭等效電路Im-+rB圖5.3電流量程擴(kuò)展50μA+Rs3KImIIsA-（5.1）式中n稱電流量程擴(kuò)大倍數(shù)，也稱分流系數(shù)。3.直流電壓測量用電流表頭能否直接測量電壓？能測，但測量的電壓范圍很小。現(xiàn)以圖5.4，在指針指示滿刻度時(shí)，它兩端的電壓是：U圖5.4用表頭直接測電壓50μAr3KIm1.5V即它所能測量的最大電壓為0.15V。為了能測量較高的電壓，需串聯(lián)倍壓電阻RP來擴(kuò)展量程。（5.2）RPrIm圖5.5給出了三用表直流電壓檔量程擴(kuò)展的原理電路圖。圖中除最小量程U0=Im×r外，又增加了U1、U2、U3三個量程。根據(jù)所需擴(kuò)展的量程，不難算出3個倍壓電阻值：圖5.5直流電壓表電路ReR1R2R3U3U0U1U22.5v10v50v250v電壓靈敏度“Ω/V”通常把電壓表內(nèi)阻RV與量程Um之比定義為電壓表的電壓靈敏度(每伏歐姆數(shù)Ω/V)：（5.4）“Ω/V”數(shù)越大，表明為使指針偏轉(zhuǎn)同樣角度所需驅(qū)動電流越小?！唉?V”數(shù)一般標(biāo)明在磁電式電壓表表盤上，可依據(jù)它推算出不同量程時(shí)的電壓表內(nèi)阻，即（5.5）例如某電壓表的“Ω／V”數(shù)為20kΩ／V，則5V量程和25V量程時(shí)電壓表內(nèi)阻分別為100kΩ和500kΩ。5.2.2

直流電子電壓表直流電子電壓表通常是由磁電式表頭加裝跟隨器（以提高輸入阻抗）和直流放大器（以提高測量靈敏度）構(gòu)成，當(dāng)需要測量高直流電壓時(shí)，輸入端接入由高阻值電阻構(gòu)成的分壓電路。電子電壓表組成框圖如圖5.7所示。圖5.7電子電壓表框圖＋－R0U1KU2U3R1R3R2UxFET源極跟隨器放大器RvμAUx＋－＋－ΔU＋－AI0IIFRFUf＋－μAUi分壓器及跟隨器FET圖5.8集成運(yùn)放電壓表原理5.3

交流電壓的測量5.3.1

交流電壓的表征交流電壓可以用峰值、平均值、有效值、波形系數(shù)以及波峰系數(shù)來表征。數(shù)學(xué)定義：均方根值物理定義：能量等效tUUPUPtU峰值平均值直接平均為零；半波均值全波均值tU有效值U圖5.9交流電壓的峰值u(t)u(t)tt00U0U0Um+（a）（b）－＋＋＋＋＋＋＋－－Up+Up_Um-UPPUm-Um+－峰峰值峰值t00全波平均值t0正半波平均值t負(fù)半波平均值通常，在未特別注明時(shí)，平均值即指全波平均值而言。3.有效值若某一交流電壓u（t）在一個周期內(nèi)通過純阻負(fù)載所產(chǎn)生的熱量，與一個直流電壓U在同樣情況下產(chǎn)生的熱量相等，則U的數(shù)值即為u(t)的有效值，U和u(t)的數(shù)學(xué)關(guān)系為（5.10）

實(shí)際中，有效值是最廣泛應(yīng)用的參數(shù)。例如，電壓表的讀數(shù)除特殊情況外，幾乎都是按正弦波有效值進(jìn)行定度的。有效值獲得廣泛應(yīng)用的原因，一方面是它直接反應(yīng)出交流信號能量的大小，這對于研究功率、噪聲、失真度、頻譜純度、能量轉(zhuǎn)換等是十分重要的；另一方面，則是它具有十分簡單的疊加性質(zhì)，計(jì)算起來極為方便。

4.波形因數(shù)交流電壓的波形因數(shù)的定義為該電壓的有效值與平均值之比，即（5.11）

5.波峰因數(shù)

交流電壓的波峰因數(shù)的定義為該電壓的峰值與其有效值之比，即

（5.12）

正弦波三角波方波波形因數(shù)KF1.111.151波峰因數(shù)KP1AtAttA正弦波半波整流波名稱波形峰值有效值U平均值U波形因數(shù)KF波峰因數(shù)KPAAA全波整流波P159

表5.1

教材堪誤5.3.2

交流電壓的測量交流電壓直流電壓均值、峰值和有效值A(chǔ)C/DC1.均值電壓表

1)均值電壓表的組成

阻抗變換器可變量程衰減器平均值檢波器寬帶放大器微安表u(t

)圖5.11均值電壓表的一般組成mV量級20Hz～10MHz均值表視頻毫伏表放大―檢波式2)均值檢波器

余弦脈沖的直流頻率分量當(dāng)θ=90°ui(t)CVD1VD2ui(t

)VD1VD2VD3VD4UttUPU2θ對于全波均值檢波器：

流過電表的平均電流

與被測電壓的平均值成正比，而與波形無關(guān)。靈敏度

提高靈敏度，就應(yīng)減小Rd和rm的值，為提高輸入阻抗檢波前要加放大器輸入阻抗3)刻度特性角標(biāo)“～”表示正弦波（5.17）

K——定度系數(shù)，或稱為刻度系數(shù)。由于正弦波及有效值的實(shí)際意義，電壓表的讀數(shù)都用正弦有效值進(jìn)行定度。

這里為何等于1.11？對正弦波正好是其波形因數(shù)KF

證明：見P159

表5.1：KF=1.11因此,均值電壓表測的平均值,讀數(shù)是正弦波有效值（假有效值）正弦波UP

=U

對于非正弦波，KF

≠1.11，直接讀數(shù)無物理意義，要通過換算求得有效值。例5.l用平均值電壓表測量一個三角波電壓，讀得測量值為

10V，試求有效值為多少伏？解:對于均值表，讀數(shù)（5.17）先求出均值，再通過KF換算成有效值。三角波的均值為查P159

表5.1，得三角波KF=l.15，故被測三角波的有效值為4)波形誤差因讀數(shù)是按標(biāo)準(zhǔn)無失真正弦波有效值定度的，而實(shí)際正弦波和非正弦波則會有誤差。定義：讀數(shù)與實(shí)際有效值之間的相對誤差為波形誤差

（5.20）用均值電壓表測量非正弦波電壓時(shí)，其讀數(shù)應(yīng)作修正。將式（5.20）代入上式，則有求例5.1中波形誤差：三角波KF=1.15典型產(chǎn)品：TH2172型：頻率范圍5Hz～2MHz，測量范圍DA16型：頻率范圍20Hz～2MHz，測量范圍100μV～300V。最小量程lmV，誤差±3%，輸入電阻1.5MΩ。指針式萬用表：交流電壓測量檔采用了半波均值檢波器，并以正弦有效值刻度，由于它依據(jù)直接測量原理，且靈敏度低，因此，指針式萬用表主要用于工頻（50Hz）及要求不高的低頻（一般為幾到幾十kHz以下）電壓的測量中。TH2172500型2.峰值電壓表峰值電壓表的工作頻率范圍寬、輸入阻抗較高，有較高的靈敏度，但存在非線性失真。1)峰值電壓表組成峰值電壓表，簡稱峰值表，屬檢波―放大式電子電壓表，又稱為超高頻毫伏表。它由峰值檢波器（置于機(jī)箱外探頭中）、分壓器、直流放大器和微安表等組成（置于電壓表機(jī)箱中），如圖5.13所示。圖5.13峰值電壓表峰值檢波器直流放大器分壓器電壓表機(jī)箱探頭2)峰值檢波器Rsu(t)VDRLC+圖5.14峰值檢波器充放u(t)uctT最后輸出的平均電壓迫近峰值

條件：3)刻度特性峰值電壓表響應(yīng)被測電壓的峰值UP，讀數(shù)α（峰值表的指示值）為

K——定度系數(shù)，對正弦波讀數(shù)α就是有效值非正弦波讀數(shù)α無物理意義，要通過：求出峰值，再由峰值因數(shù)KP求出有效值U例5.2用峰值電壓表測量一個三角波電壓，讀得測量值為10V，試求有效值為多少伏？解：對于峰值表，讀數(shù)乘以在就等于被測電壓的峰值。因此，三角波的峰值為由表5.1查得三角波故被測三角波的有效值為4)波形誤差由于峰值電壓表的讀數(shù)沒有直接的物理意義，測量非正弦波時(shí)，如果不進(jìn)行換算，將產(chǎn)生波形誤差。其定義為（5.28）即（5.29）對于例5.2可見，用峰值表測量失真的正弦電壓或非正弦電壓時(shí)，若將讀數(shù)當(dāng)成輸入電壓的有效值，就會產(chǎn)生波形誤差。而且，峰值電壓表的波形失真較大。超高頻毫伏表都是峰值電壓表。典型產(chǎn)品DA－l型：頻率范圍10kHz～1000MHz，測量范圍0.3mV～3V，誤差優(yōu)于±l%（3mV檔）。HFJ—8型頻率范圍5kHz～300MHz，測量范圍lmV～3V。HFJ一8A型頻率范圍5Hz～1GHz，測量范圍lmV～3V，可擴(kuò)展到300V。HFJ-8B3.有效值電壓表以上均值表、峰值表測的不是有效值，只是按有效值讀數(shù)，故實(shí)為偽有效值。而有效值電壓表，直接獲得有效值，是真有效值表。原理有效值的物理定義----熱電偶式有效值的數(shù)學(xué)定義----計(jì)算式1)熱電偶式：不同金屬界面逸出功不同，冷、熱端形成電位差電勢E=kU2電勢正比輸入功率，可作微波功率計(jì)。如何直接測電壓？鐵康銅熱電偶真空管u(t)RIμAEU寬放u(t)10MHzVT2EfE1Uo∞++T1+-+A圖5.17熱偶式有效值電壓表Ui電路平衡時(shí)‖‖‖典型產(chǎn)品：DA30型，頻率范圍10Hz~10MHz，量程范圍1mV~300V2)計(jì)算式硬件實(shí)現(xiàn)------有專用IC，如AD637軟件實(shí)現(xiàn)------用計(jì)算機(jī)完成運(yùn)算∫√表5.2三種電子電壓表主要特性比較電壓表組成原理主要適用場合實(shí)測讀數(shù)α讀數(shù)α的物理意義對正弦波非正弦波均值放大-均檢低頻信號視頻信號有效值U峰值峰檢-放大高頻信號峰值UP0.707UP有效值UU=UP/KP有效值熱電偶式計(jì)算式非正弦信號有效值UU真有效值U均值

1.11U=KF

作業(yè)：5.35.45.4

數(shù)字電壓表概述5.4.1

數(shù)字電壓表組成原理數(shù)字電壓表(DVM—DigitalVoltmeter)圖5.24直流數(shù)字電壓表的基本方框圖輸入模擬部分?jǐn)?shù)字部分電源輸入電路轉(zhuǎn)換器A-D計(jì)數(shù)器顯示器輯電路控制邏5.4.2

數(shù)字電壓表的主要工作特性1.測量范圍1）量程---借助于分壓器和輸入放大器來實(shí)現(xiàn)量程分基本量程-----不經(jīng)衰減和放大的量程，誤差最小手動量程-----手控?fù)Q的量程,例:200mV,2V,20V,200V自動量程-----程序控制的量程2)位數(shù)顯示位數(shù)：通常為3?位～8?位。判定數(shù)字儀表的位數(shù)有兩條原則：①能顯示從0～9所有數(shù)字的位是整數(shù)值；②分?jǐn)?shù)位的數(shù)值是以最大顯示值中最高位數(shù)字為分子，用滿量程時(shí)最高位數(shù)字做分母。例如，1999≈2000，31/2三位半

39999≈40000，43/4四又四分之三位499999≈500000，54/5五又五分之四位3)超量程能力在臨界量程處，不會降低精度和分辨力。10V檔：9.999V（只能顯示0.006）100V檔：

99.99V（只能顯示10.00）測量：10.006V溢出1丟失6199999910002000‖‖超量程100%（優(yōu)秀設(shè)計(jì)只要加個數(shù)碼管）

數(shù)字電壓表在最低電壓量程上末位1個字所代表的電壓值，稱做儀表的分辨力，它反映儀表靈敏度的高低。分辨力隨顯示位數(shù)的增加而提高。例如，3?、6?位、8?位DVM的最高分辨力分別為1mV、1μV、10nV。1.999999V：量程/最大顯示值=2/1999999

=2/2000000V=10-6V=1μVVmVμV分辨率：數(shù)字電壓表的分辨力指標(biāo)亦可用分辨率來表示。分辨率是指所能顯示的最小數(shù)字（零除外）與最大數(shù)字的百分比。例如，3?位DVM的分辨率為1/1999≈0.05％。由于分辨力與數(shù)字電壓表中A/D的位數(shù)有關(guān)，位數(shù)越多，分辨力愈高，故有時(shí)稱具有多少位的分辨力。例如，稱12位A/D具有12位分辨力，有時(shí)也用最低有效位LSB的步長表示，把分辨力說成分辨率1/212或1/4096或。同時(shí)，分辨力越高，被測電壓愈小，電壓表愈靈敏，故有時(shí)把分辨力稱作靈敏度。3.最大允許誤差與不確定度數(shù)字電壓表的說明書上用絕對誤差Δ表示，其表示方式有多種：ΔU=±(a％Ux十b％Um)=±(a％Ux十n個字)=±(appmUx十bppmUm)例：DS-14基本量程5V，44/5位ΔU=±(0.006％Ux十0.002％Um)=±(0.00006Ux十0.00002*5)=±(60*10-6Ux+0.0001V)=±(60ppmUx十1個字)

4.9999V

末位跳1個字100μV滿度誤差決定量化誤差、內(nèi)部噪聲讀數(shù)誤差決定轉(zhuǎn)換系數(shù)、非線性

DVM廠家給出的絕對誤差實(shí)際上也就是該DVM的最大允許誤差，即該儀器的置信區(qū)間。這是由廠家產(chǎn)品質(zhì)量決定的，不是通過多次測量由標(biāo)準(zhǔn)差求得的，故屬B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度。由于最大允許誤差在5V量程內(nèi)對測量值都有影響，即其在5V范圍內(nèi)出現(xiàn)的概率相同，故應(yīng)屬于均勻分布。因此，這里a即為均勻分布的半寬，按表2.10查得。故該數(shù)字電壓表示值的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：第二章已經(jīng)指出最大允許誤差的“?！奔唇^對值，就是置信區(qū)間的半寬a，由它可以求得B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度。現(xiàn)仍用例5.3中DS-14DVM來求其在5V量程上測量3V電壓時(shí)的不確定度分辨力準(zhǔn)確度（誤差）≠需要指出，分辨力與準(zhǔn)確度屬于兩個不同的概念。前者表征儀表的“靈敏性”，即對微小電壓的“識別”能力；后者反映測量的“準(zhǔn)確性”，即測量結(jié)果與真值的一致程度。二者無必然的聯(lián)系，因此不能混為一談，更不得將分辨力（或分辨率）誤以為是類似于準(zhǔn)確度的一項(xiàng)指標(biāo)。實(shí)際上分辨力僅與儀表顯示位數(shù)有關(guān)，而準(zhǔn)確度則取決于A/D轉(zhuǎn)換器等的總誤差。從測量角度看，分辨力是“虛”指標(biāo)（與測量誤差無關(guān)），準(zhǔn)確度才是“實(shí)”指標(biāo)（代表測量誤差的大?。?。因此，任意增加顯示位數(shù)來提高儀表分辨力的方案是不可取的。例選用分辨率為24位的A/D，并不能保證實(shí)現(xiàn)24位的準(zhǔn)確度。在設(shè)計(jì)上通常，分辨力應(yīng)高于準(zhǔn)確度，保證分辨力不會制約可獲得的準(zhǔn)確度，以保證從讀數(shù)中檢測出小的變化量。例：見下頁。

4.測量速率

測量速率是每秒鐘對被測電壓的測量次數(shù)或測量一次所需的時(shí)間，它主要取決于DVM中所采用的A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率。

5.輸入阻抗與輸入電流目前，多數(shù)數(shù)字電壓表的輸入級用場效應(yīng)管組成，在小量程上，其輸入阻抗可高達(dá)104MΩ以上，在大量程時(shí)(如100V、1000V等)，由于使用了分壓器，輸入阻抗一般為10MΩ。

6.響應(yīng)時(shí)間

響應(yīng)時(shí)間是DVM跟蹤輸入電壓突變所需的時(shí)間。響應(yīng)時(shí)間與量程有關(guān)，故可按量程分別規(guī)定或規(guī)定最長響應(yīng)時(shí)間。響應(yīng)時(shí)間分為三種。

7.抗干擾能力——串模抑制比和共模抑制比

數(shù)字電壓表的內(nèi)部干擾有漂移及噪聲，外部干擾有串模干擾及共模干擾。

5.4.3數(shù)字電壓表的分類

1.按結(jié)構(gòu)形式分1)臺式通常5以上2)便攜式通常3及4位數(shù)3)面板表也稱數(shù)字表頭。多為3～4直流電壓表，只有一個基本量程，如0~5V，用于機(jī)器面板上，取代原來模擬指針式表頭。2.按A/D轉(zhuǎn)換器原理A/D變換積分式比較式雙斜式、多斜式脈沖調(diào)寬式電壓反饋型V-F變換式反饋比較式逐次比較式余數(shù)循環(huán)比較式直接比較式并聯(lián)比較式分級式（流水線式）各種數(shù)字面板表5.5

積分式A/D轉(zhuǎn)換原理1.工作原理Ui-Ur+UrK1K1K2K2K3K3K4K4ARC+--+比較器積分器CD發(fā)生器時(shí)鐘顯示器數(shù)字輯電路控制邏計(jì)數(shù)器過程：三階段準(zhǔn)備期----復(fù)零，K4接通取樣期----第一次積分，K1接通

特點(diǎn)：定時(shí)積分T1固定，

UO1∞(正比)于Ui比較期----第二次積分，K3/K4接通

特點(diǎn)：定值積分（反向）

N2∞UO1∞UI5.5.1

雙斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器K1K2K3斷斷斷斷斷斷通通通通積分器輸入A00UiUr(定值)t1t2t1t2t3積分器輸出B計(jì)數(shù)器比較器輸出C輸入DT1T2(定時(shí))Uo1N2T0N1T0N2T0T0(b)N2U02BK1K2K3斷斷斷斷斷斷通通通通積分器輸入A00UiUr(定值)t1t2t1t2t3積分器輸出B計(jì)數(shù)器比較器輸出C輸入DT1T2(定時(shí))Uo1N2T0N1T0N2T0T0(b)N2U025.6

比較式A/D轉(zhuǎn)換器分為:比較式A/D反饋比較式直接比較式逐次比較式

余數(shù)循環(huán)比較式A/D并聯(lián)比較式

分級式（流水線式）5.6.1逐次逼近比較式A/D轉(zhuǎn)換器1.物理思想：對分搜索圖5.45天平示意圖8盤1未知重量Wx盤2指示標(biāo)尺214砝碼圖5.46對分搜索過程示意圖0棄棄留留110846W2.電路實(shí)現(xiàn)：（與天平秤對應(yīng)）0110棄棄留留846UQ2Q0Q1Q3UoUx+－+Go啟動復(fù)位置位D/ASAR1閉0開Q3Q2Q1Q0URCPΔU=UX—U010置位復(fù)位10000100011101100110D/A轉(zhuǎn)換器圖5.48D/A轉(zhuǎn)換原理圖R1000→8V10Kd1_R2R4R8RUo+Urd2d3d40100→4VK4K1K2K3D輸入數(shù)字寄存器......數(shù)字位模擬開關(guān)基準(zhǔn)電壓源權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)放大器運(yùn)算圖5.49D/A轉(zhuǎn)換原理框圖U0與原理電路對應(yīng)得一般性原理框圖（5.58）例如，設(shè)UFS=16v，當(dāng)輸入數(shù)碼為“0110”時(shí)，輸出電壓為（5.59）型號位數(shù)建立時(shí)間線性度功耗DAC083281μS<0.2200mW5G752010500μS<0.0550mWMX7541120.6μS450mWDAC7644EB1610μS15mW表5.9常用的逐次逼近比較式A／D變換器型號位數(shù)通道數(shù)輸入電壓范圍轉(zhuǎn)換時(shí)間功耗ADC0809880~5V100μS15mWADC08168160~5V100μSAD5741210~5V15μSADS78051610~5V100μS100mW逐次逼近，只能逼近，不能完全與被測電壓相等。若要減小誤差，只有增加位數(shù)。但位數(shù)增加，電路復(fù)雜，成本提高，關(guān)鍵是末位比較電壓太小易受干擾噪聲影響以至無法工作。能否不要很多位（如只有1位），逐次比較一遍，將相差的余數(shù)(剩余誤差)存下來，放大10倍再又比較一遍，又將余數(shù)存下來，放大后又再比較一遍，這樣反復(fù)循環(huán)下去，則可以用較少的位數(shù)實(shí)現(xiàn)非常精確的逼近。這就是下面介紹的余數(shù)循環(huán)式A/D。作業(yè)：5.12，5.185.7

數(shù)字多用表DMM

數(shù)字多用表DMM(DigitalMultiMeter)是具有測量直流電壓、直流電流、交流電壓、交流電流及電阻等多種功能的數(shù)字測量儀器。直流數(shù)字電壓表AC－DCI－VDCΩ－VDCUmIxRxU∽圖5.55數(shù)字多用表方框圖兩種DMM

臺式手持式更多功能交流供電可以和其他電子儀器聯(lián)合工作適用于高測量精度非常便攜電池供電價(jià)格低適用于移動測量應(yīng)用（如：現(xiàn)場故障檢測）5.7.1

交流—直流(AC—DC)轉(zhuǎn)換器被測信號ui送入到X、Y輸入端，從XY／Z端輸出的電壓經(jīng)平均值電路(有源低通濾波器)再送回Z輸入端，故直流輸出電壓為+XYXY/ZZRC－Uoui2ui2uiUoUo圖5.56均方根法的AC-DC轉(zhuǎn)換器（5.63）真有效值5.7.2

電流-電壓（I-U）轉(zhuǎn)換器

Ix=Uo/RS

R1R2R3Rsuo－+ixRf+－ixuo圖5.57大信號電流－電壓轉(zhuǎn)換電路圖5.58基本電流－電壓轉(zhuǎn)換電路（5.64）5.7.3

電阻—電壓(Ω—V)轉(zhuǎn)換器當(dāng)在被測的未知電阻Rx中流過已知的恒定電流IS時(shí)，在RX上產(chǎn)生的電壓降為U＝RxIs，故通過恒定電流可實(shí)現(xiàn)Ω—V轉(zhuǎn)換。ErRsRxuo－+AIs5.7.4

數(shù)字多用表的發(fā)展簡況臺式DMM的位數(shù)較多，精度及自動化程度較高。各廠家都有自己的專利技術(shù)，近年已做到8位的極限精度。圖5.61

電壓測量的理論極限圖噪聲電壓源Un2=4kTRB對于DVM來說，在低源電阻情況下可以測到0.1μV小于μV級的低電平測量要選用專門的納伏表（KEITHLEY）生產(chǎn)廠家產(chǎn)品型號顯示位數(shù)工作方式功能直流電壓準(zhǔn)確度附加功能、接口Fluke（福祿克）77自動校零雙積分U、I、R、C0.3%Fluke（福祿克）87自動校零雙積分U、I、R、C0.05%+1模擬顯示Fluke（福祿克）189自動校零雙積分U、I、R、C0.025%+5Agilent（安捷倫）U1252A50000位雙顯示自動校零雙積分U（真有效值）、I、R、C、T、連通性、二極管、頻率、占空比、脈寬0.025%20MHz頻率計(jì)、方波發(fā)生器，IR-USB接口深圳勝利DT830自動校零雙積分U、I、R、C0.1%深圳勝利DT960自動校零雙積分U、I、R、C0.05%+1表5.15幾種手持式數(shù)字多用表的主要性能表5.16幾種臺式的數(shù)字多用表主要性