第七章电子电压表

1、第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 第七章第七章 电子电压表电子电压表 n第一节第一节 电子电压表的结构与特点电子电压表的结构与特点 n第二节第二节 电子电压表的检波电路电子电压表的检波电路 n第三节第三节 模拟式电子电压表实例模拟式电子电压表实例 n第四节第四节 模拟式电子电压表的使用模拟式电子电压表的使用 n第五节第五节 数字电压表实例数字电压表实例 n第六节第六节 数字万用表实例数字万用表实例 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 本章要点本章要点 n 本章主要介绍本章主要介

2、绍模拟式和数字式电子电压表。前模拟式和数字式电子电压表。前 者是在传统的者是在传统的磁电系电压表磁电系电压表基础上，增加了基础上，增加了检波、检波、 放大放大等电子电路，提高它的等电子电路，提高它的频率范围、灵敏度和输频率范围、灵敏度和输 入阻抗入阻抗。后者则是从根本上改变传统仪表的读数方。后者则是从根本上改变传统仪表的读数方 式，采用模数转换和数字显示技术，完全消除了因式，采用模数转换和数字显示技术，完全消除了因 可动部件引发的误差，改变了制造仪表的生产工艺。可动部件引发的误差，改变了制造仪表的生产工艺。 n 本章第三节和第六节介本章第三节和第六节介绍几种绍几种电压表的实例，电压表的实例，

3、希望通过实例能进一步掌握仪表电路的分析方法，希望通过实例能进一步掌握仪表电路的分析方法， 提高阅读电子仪器电路的能力。这两节内容提高阅读电子仪器电路的能力。这两节内容自学自学。 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 第一节第一节 电电子电压表的结构与特点子电压表的结构与特点 n一、一、电电子电压表子电压表特点特点 n1.1.利用利用检波电路检波电路提高测量的提高测量的频率范围频率范围 n传统的传统的磁电系电压表只能测量直流或低频磁电系电压表只能测量直流或低频。电子电。电子电 压表则通过检波将被测电压转换为直流，使得本来只能压表则通过检波将

4、被测电压转换为直流，使得本来只能 测直流的磁电系电压表、也可以测量高频交流。测直流的磁电系电压表、也可以测量高频交流。 n2.利用利用放大电路放大电路提高仪表提高仪表灵敏度和量程范围灵敏度和量程范围 n虽然虽然磁电系电压表磁电系电压表的灵敏度可达到的灵敏度可达到毫伏级毫伏级，但通过，但通过 仪表的放大电路之后，仪表的放大电路之后，可扩展到微伏级可扩展到微伏级。 n3.利用利用放大电路放大电路提高仪表的提高仪表的输入阻抗输入阻抗 n提高输入阻抗可降低表耗，减少测量仪表对被测电提高输入阻抗可降低表耗，减少测量仪表对被测电 路的影响，电子电压表可以利用电子输入电路提高输入路的影响，电子电压表可以利用

5、电子输入电路提高输入 阻抗。阻抗。 n4.利用各种补偿电路提高仪表的线性利用各种补偿电路提高仪表的线性 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n1. 1. 放大放大- -检波式检波式 n 这种方式采取放大在这种方式采取放大在 前，检波在后，前，检波在后，可以提高可以提高 仪表的灵敏度，测量微弱仪表的灵敏度，测量微弱 电压电压。但频率范围受放大。但频率范围受放大 器限制，器限制，一般用于一般用于低频电低频电 压表。压表。 n2.2.检波检波- -放大式放大式 n 这种方式采取检波在这种方式采取检波在 前，放大在后，由于被测前，放大在后，由于

6、被测 电压一开始就转换为直流，电压一开始就转换为直流， 所以频率范围不受放大器所以频率范围不受放大器 限制，限制，可用于测量可用于测量视频、视频、 超高频电压。超高频电压。 二、二、电电子电压表的子电压表的结构结构 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n3.3.调制式调制式 n 检波在前的电压表，检波在前的电压表，检波后已将信号转换为直流，只检波后已将信号转换为直流，只 能使用能使用直流放大器，直流放大器，而而直流放大器的放大倍数因漂移会直流放大器的放大倍数因漂移会 受到很大限制受到很大限制，为此，为此利用利用斩波器斩波器先将它转换为低

7、频交流，先将它转换为低频交流， 然后用低频交流放大器进行放大然后用低频交流放大器进行放大，放大后再通过解调恢，放大后再通过解调恢 复为直流，这种方式复为直流，这种方式既能采用检波在前既能采用检波在前，又能，又能避免使用避免使用 直流放大器直流放大器。 二、二、电电子电压表的子电压表的结构结构 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n 4.4.外差式外差式 n 这种方法先这种方法先通过混频通过混频，将被测频率转换为固定的，将被测频率转换为固定的 中频中频，经中频放大后再通过检波恢复为直流。，经中频放大后再通过检波恢复为直流。既能解既能解 决

8、放大在前决放大在前频率范围频率范围受到限制的缺点，又能解决检波受到限制的缺点，又能解决检波 在前仪表的在前仪表的灵敏度灵敏度不足的问题不足的问题。多用于高频和超高频多用于高频和超高频 的测量。的测量。 返回本章首页 二、二、电电子电压表的子电压表的结构结构 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 三、数字电压表的结构类型三、数字电压表的结构类型 n 电子数字电压表有以下几种类型电子数字电压表有以下几种类型: n1、电压电压-时间时间变换型变换型 n又又称称斜坡型斜坡型，它将不同被测电压值，它将不同被测电压值 转换为不同的时间间隔，用这个时间

9、转换为不同的时间间隔，用这个时间 间隔的起止点，控制进入计数器的脉间隔的起止点，控制进入计数器的脉 冲个数，使显示器能显示出不同数值。冲个数，使显示器能显示出不同数值。 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n2、电压电压-频率频率变换型变换型 n 将不同被测电压值转换为不同频率的信号将不同被测电压值转换为不同频率的信号，再，再 转换为同频率的脉冲进入计数器并显示，所显示的频转换为同频率的脉冲进入计数器并显示，所显示的频 率值就代表电压值。率值就代表电压值。 三、数字电压表的结构类型三、数字电压表的结构类型 第七章第七章 电子电压表电子电

10、压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n将将被测电压与被测电压与数码开关数码开关送出的基准电压进行比较送出的基准电压进行比较，如果基，如果基 准电压小于被测电压，则将基准电压逐次递加，直至基准准电压小于被测电压，则将基准电压逐次递加，直至基准 电压逼近被测电压并等于被测电压为止，这时显示器所显电压逼近被测电压并等于被测电压为止，这时显示器所显 示的数码寄存器基准电压就是被测电压。示的数码寄存器基准电压就是被测电压。 n 3 3、逐次逼近比较型、逐次逼近比较型 三、数字电压表的结构类型三、数字电压表的结构类型 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术

11、南京信息工程大学南京信息工程大学 第二节第二节 电电子电压表的检波电路子电压表的检波电路 n 电子电压表是利用电子电压表是利用检波电路检波电路把被测电压的把被测电压的峰值峰值或或平平 均值均值或或有效值转有效值转换为直流电压换为直流电压，然后，然后用磁电系进行测量用磁电系进行测量， 所以所以检波电路是电子电压表的核心检波电路是电子电压表的核心，它有以下几种形式。，它有以下几种形式。 一、一、 峰值检波峰值检波 n 1.开路式峰值检波开路式峰值检波 开路式检波电路是利用二极管将电容器充电至峰值，开路式检波电路是利用二极管将电容器充电至峰值， 它必须满足以下条件：它必须满足以下条件： n RCRC

12、 T T 满足该条件，其指示仪表的满足该条件，其指示仪表的 指针偏转角将与被测电压峰值指针偏转角将与被测电压峰值 成正比成正比。 开路式峰值检波电路开路式峰值检波电路 RCCRi R U SIS M cpI Ri二极管的正向电阻二极管的正向电阻 Ri 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 2.闭路式（并联式）峰值检波闭路式（并联式）峰值检波 n 闭路式检波电路如果满足以下条闭路式检波电路如果满足以下条 件：件： n RC n RC n 则其指示仪表指针的则其指示仪表指针的偏转角将偏转角将 与被测电压交流峰值成正比与被测电压交流峰值成正比。

13、 闭路式峰值检波电路闭路式峰值检波电路 T CR i R S R S I I 交流分量负向峰值 或 交流分量正向峰值 第二节第二节 电子电压表的检波电路电子电压表的检波电路 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n 3.峰峰-峰值检波峰值检波 n 峰峰- 峰值检波电路利用被测电压的正半波对峰值检波电路利用被测电压的正半波对 充电充电 充至电压正半波的最大值为止，然后在负半波期间，被测充至电压正半波的最大值为止，然后在负半波期间，被测 电压与电压与 电压串接后对电压串接后对 充电，因此充电，因此 电压可充至电压可充至 峰峰 - 峰值。指示仪

14、表指针偏转角将与被测电压的峰峰值。指示仪表指针偏转角将与被测电压的峰 - 峰值峰值 成正比。成正比。 R U S PP I 峰峰-峰值检波电路峰值检波电路 1 C 1 C2 C 2 C 第二节第二节 电子电压表的检波电路电子电压表的检波电路 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n 二、平均值检波二、平均值检波 n 1.1.半波平均值检波半波平均值检波 特点：由于仪表可动部分的特点：由于仪表可动部分的 惯性，指针偏转角将正比于惯性，指针偏转角将正比于 交流电压正半波平均值。交流电压正半波平均值。 特点：由于交流电压正半特点：由于交流电压正

15、半 波由二极管形成闭路，指波由二极管形成闭路，指 针的偏转角将正比于交流针的偏转角将正比于交流 电压负半波平均值。电压负半波平均值。 cpU US cpUU S 第二节第二节 电子电压表的检波电路电子电压表的检波电路 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n 2.2.全波平均值检波全波平均值检波 n电路特点：正、负半波的电压所产生的电流，以电路特点：正、负半波的电压所产生的电流，以 同一方向流过电流表同一方向流过电流表P P，P P的指针偏转角的指针偏转角 正比正比 于交于交 流电压全波平均值。（流电压全波平均值。（全波平均值一般是指全波

16、平均值一般是指 一个周期内，取电压瞬时值的绝对值平均所得。一个周期内，取电压瞬时值的绝对值平均所得。） cpUU S 第二节第二节 电子电压表的检波电路电子电压表的检波电路 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n 3.3.具有负反馈的线性平均值检波具有负反馈的线性平均值检波 也就是输出电流平均值，与输入电压平均也就是输出电流平均值，与输入电压平均 值成线性的正比关系。值成线性的正比关系。 2 222 1 1 1 R U I R u R u R u i uu K K uK ， icp ocp io f o ii o 换成平均值换成平均值

17、即即当开环放大倍数足够大当开环放大倍数足够大 b b bb b b 2 0 21 2 12 R u ii RR R ，iR，iR ， ，。 f f of b b b 可求得可求得的输出电流的输出电流并等于通过并等于通过的电流为的电流为电阻电阻 通过反馈通过反馈 设反馈系数为设反馈系数为如图所示如图所示负反馈线性放大器电路负反馈线性放大器电路成成 与均值检波电路组与均值检波电路组波由负反馈线性放大器波由负反馈线性放大器负反馈的线性平均值检负反馈的线性平均值检 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n 负反馈的线性平均值检波电路连接负反馈的线

18、性平均值检波电路连接 n 在线性放大器的基础上将在线性放大器的基础上将 换成接有指示仪表的全波换成接有指示仪表的全波 均值检波，即组成具有负反馈的线性平均值检波电路。均值检波，即组成具有负反馈的线性平均值检波电路。 在该电路中通过指示仪表的电流等于输出电流的一半，在该电路中通过指示仪表的电流等于输出电流的一半， 若将它化为平均值。可得若将它化为平均值。可得 1 R 可见，若开环放大倍数足够大，反馈电阻又比较准确，可见，若开环放大倍数足够大，反馈电阻又比较准确， 输出到指示仪表的电流将正比于输入电压。输出到指示仪表的电流将正比于输入电压。 2 2 9 . 05 . 0 5 . 05 . 0 R

19、U I R U II i C icp ocpccp * 换成电流有效值换成电流有效值 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n 三、有效值检波三、有效值检波 n 真正的有效值检波，真正的有效值检波，需要采用能直接反映有效值的传需要采用能直接反映有效值的传 感器感器，例如热电偶等，才能用来测量任意波形的有效值。，例如热电偶等，才能用来测量任意波形的有效值。 而利用正弦波有效值与平均值或峰值的关系，按有效值刻而利用正弦波有效值与平均值或峰值的关系，按有效值刻 度的度的平均值或峰值电压表，只能用于测量正弦波。平均值或峰值电压表，只能用于测量正弦

20、波。 返回本章首页返回本章首页 第二节第二节 电子电压表的检波电路电子电压表的检波电路 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 第三节 模拟式电子电压表实例 n 一、JFX晶体管万用表的组成 nJFX晶体管万用表由晶体管万用表由10mV直流电压表单元、直流电压表单元、10mV交交 流电压表单元、振荡器单元、量程转换开关和用途选择流电压表单元、振荡器单元、量程转换开关和用途选择 按键等部分组成。按键等部分组成。 用途选择按键用途选择按键 R键：键：用于测量电阻，用于测量电阻， 带动内部三开关带动内部三开关1.将指示将指示 电表正接；电表正接；

21、2.将电阻测量将电阻测量 电路接入电源；电路接入电源；3.接通电接通电 压表单元电源。压表单元电源。 LC键：键：用于测量电感或用于测量电感或 电容，带动内部三个开关电容，带动内部三个开关1. 将指示电表接检波器；将指示电表接检波器；2.将将 振荡器输出接入；振荡器输出接入；3.接通放接通放 大器电源。大器电源。 停机：停机：用于关机，带用于关机，带 动内部三个开关作用是动内部三个开关作用是 1.(空空)；2.(空空)；3.断开放断开放 大器电源。大器电源。 量程转换开关量程转换开关:共共23 档，档， 其作用是通过转换开关电其作用是通过转换开关电 路将被测量转换为路将被测量转换为10mV直直

22、 流电压或流电压或10mV交流电压，交流电压， 然后由电压表单元进行测然后由电压表单元进行测 量。量。 晶体管测量键晶体管测量键HFE 用于用于 测量晶体管放大倍数，带测量晶体管放大倍数，带 动内部三开关动内部三开关1.使用负电使用负电 压将指示电表反接压将指示电表反接2.(空空)3. 接通电压表单元电源接通电压表单元电源 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n2.JFX2.JFX晶体管万用表电路晶体管万用表电路 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n 3. 10mV直流电压表单

23、元直流电压表单元 n 10mV直流电压表单元是整个万用表的基础，由直流电压表单元是整个万用表的基础，由 场效应晶体管作前置放大，与运算放大器场效应晶体管作前置放大，与运算放大器BG305组成负组成负 反馈放大器，开环放大倍数可达反馈放大器，开环放大倍数可达5万倍以上，因此按以上万倍以上，因此按以上 证明证明,输入电压近似等于反馈电压。输入电压近似等于反馈电压。 场效应管前级场效应管前级+运算放大器运算放大器 mV10 mV10 100 A100 0 FCC F C FCFFii RIU 。 R I RIUUUU 的电压表 即可组成满度值为 选取反馈电阻为 若电流表的满度电流为 第七章第七章 电

24、子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n n 以以 10mV 直流电压表单元为基础，加上均值检波电路。直流电压表单元为基础，加上均值检波电路。 即可组成即可组成 10mV 交流电压表。但电路中通过检波二极管的交流电压表。但电路中通过检波二极管的 电流只有一半，按第二节有负反馈的线性平均值检波实际电流只有一半，按第二节有负反馈的线性平均值检波实际 电路计算公式，通过指示电表的电流为电路计算公式，通过指示电表的电流为 。10mV,100 A 100 45. 0 5 . 09 . 0 , 45. 0 5 . 09 . 0 电压满度为时 反馈电阻为当表头电流为

25、代入倍 的电阻为直流电压表单元 反馈若取交流电压表单元的 F i F i CP F i CP R U R U I R U I 4. 10mV交流电压表单元交流电压表单元 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n 振荡器单元输出振荡器单元输出1120Hz的低频信号，作为测量电的低频信号，作为测量电 感、电容的交流信号源。感、电容的交流信号源。 返回本章首页 5. 振荡器单元振荡器单元 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n二、 JB-1B晶体管电压表 nJB-1B型电压表的频率范围型

26、电压表的频率范围2Hz 500kHz，最小量，最小量 程程50V。 电源部分电源部分 全波均全波均 值检波值检波 主放大器主放大器 前置放大前置放大 第二级衰减电阻第二级衰减电阻 第一级衰第一级衰 减电阻减电阻 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n三、HFJ-8超高频毫伏计 n 采用检波在前的方式，以提高频率特性，频率范围采用检波在前的方式，以提高频率特性，频率范围 为为5kHz 300MHz，通过斩波器将检波后直流，转换为，通过斩波器将检波后直流，转换为 交流，避免使用直流放大器，量程范围可达交流，避免使用直流放大器，量程范围可达3

27、mV 300V。 HFJ-8超高频毫伏计方框图超高频毫伏计方框图 返回本章首页 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 第四节第四节 电电子电压表的使用子电压表的使用 n 使用电子电压表应注意以下几点使用电子电压表应注意以下几点: : n 一、一、按峰值刻度的按峰值刻度的开路开路峰值检波电压表峰值检波电压表，读数与波形，读数与波形 无关。无关。 n 二、二、按峰值刻度的按峰值刻度的闭路闭路峰值检波电压表峰值检波电压表，读数与波形，读数与波形 是否有直流分量有关，是否有直流分量有关，读出的是交流分量峰值读出的是交流分量峰值。 n 三、三、按峰

28、按峰-峰值刻度的峰值刻度的闭路闭路峰值检波电压表峰值检波电压表，读数与读数与 波形以及是否有直流分量无关。波形以及是否有直流分量无关。 n 四、四、按有效值刻度的各种类型电压表按有效值刻度的各种类型电压表，只适用于测量只适用于测量 正弦波有效值正弦波有效值，如果被测电压不是正弦波或含有直流分量，如果被测电压不是正弦波或含有直流分量， 首先要按检波电路型式，从读数求得驱动电压值。然后按首先要按检波电路型式，从读数求得驱动电压值。然后按 照被测电压波形，求得驱动电压值与有效值关系，将驱动照被测电压波形，求得驱动电压值与有效值关系，将驱动 电压转换为真正的有效值。（使用有效值传感器的电压表电压转换为

29、真正的有效值。（使用有效值传感器的电压表 除外）除外） 返回本章首页 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 第五节第五节 数字电压表实例数字电压表实例 n一、CL系列数字式交流电压表基本 结构 n 整个电路是由输入通道、时钟电路、整个电路是由输入通道、时钟电路、 A/D转换、驱动显示四大部分组成转换、驱动显示四大部分组成 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 nCL系列数字式交流电压表电路图系列数字式交流电压表电路图 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信

30、息工程大学南京信息工程大学 n 二、二、CL系列数字式交流电压表的输入通道系列数字式交流电压表的输入通道 。 R1、R2、R3、R5、C1组成取样电路，组成取样电路， 被测电压转换为小电压，送被测电压转换为小电压，送IC1检波并检波并 放大，放大， 三端可调分流基准源芯片三端可调分流基准源芯片IC6、IC7 (TL431)使使2、 3两点产生较稳定的基准电压，若有波动通过两点产生较稳定的基准电压，若有波动通过IC6 分流，改变分流，改变R21、R23上的压降，保证输出不变，上的压降，保证输出不变， 零点稳定。零点稳定。 RP1作为调零。当输入为零时，调节作为调零。当输入为零时，调节 RP1使显

31、示为使显示为0。 IC1B组成直流放大器，组成直流放大器，RP2为为 调节满度电位器。从输入端加调节满度电位器。从输入端加 入入100V电压，调节电压，调节RP2使显示使显示 100.0 IC1A、VD1、 VD2组成具组成具 有负反馈的有负反馈的 检波电路检波电路 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n三、三、A/D转换芯片转换芯片ICL7135 n图中包括由运放单元组成的缓冲器、积分器、比较器图中包括由运放单元组成的缓冲器、积分器、比较器 以及四组模拟开关，在外围（虚线之外）接有基准电以及四组模拟开关，在外围（虚线之外）接有基准电

32、容、积分电容、积分电阻和自动调零补偿电容。容、积分电容、积分电阻和自动调零补偿电容。 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 A/D转换芯片转换芯片ICL7135的工作过程的工作过程 n n 第一阶段：自动调零阶段第一阶段：自动调零阶段 n 上电时内部控制逻辑令所有带上电时内部控制逻辑令所有带AZ下标的开关下标的开关 闭合闭合,其余断开，输入端其余断开，输入端IN+、IN-亦开断，这亦开断，这 时无外部电压输入，若输出端出现不为零的电时无外部电压输入，若输出端出现不为零的电 压，说明电路失调，所出现电压就称为失调电压，说明电路失调，所出现电

33、压就称为失调电 压。利用失调电压对自动调零补偿电容压。利用失调电压对自动调零补偿电容 充充 电，测量时利用调零电容上的电压与外部被测电，测量时利用调零电容上的电压与外部被测 电压相抵消，以补偿测量时电路失调造成的误电压相抵消，以补偿测量时电路失调造成的误 差。差。 n 第一阶段基准电压源还通过模拟开关向第一阶段基准电压源还通过模拟开关向 充电，充到等于充电，充到等于 为止，以供第三阶段使用。为止，以供第三阶段使用。 AZ C REF C REF U 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 第二阶段：正向积分阶段或称为取样阶段第二阶段：正向积

34、分阶段或称为取样阶段 n 在取样阶段，由控制器发出的取样命令，在取样阶段，由控制器发出的取样命令， 让所有带让所有带INT下标的开关闭合，其余断开。下标的开关闭合，其余断开。 被测电压通过缓冲器、积分电阻对积分电容被测电压通过缓冲器、积分电阻对积分电容 进行充电，经一定时间间隔后断开，这时积进行充电，经一定时间间隔后断开，这时积 分电容上所充的电压为分电容上所充的电压为 011 0 1 01 10000 , 11 TTT CR U CR T dtu CR U INTINT xcp T INTINT x INTINT 为充电时间一般 积分电阻为积分电容式中 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气

35、测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n第三阶段：反向放电阶段第三阶段：反向放电阶段 。DA，T ，TT U U T T U U CR T U CR T S ST xcp REF xcp REF INTINT xcp INTINT DE INT 转换即完成控制计数脉冲利用 的脉冲时间间隔为时间间隔在 即成正比电压可求得放电时间与被测 结束时放电 压阻积分积分阶段入 所有的断开后时间 / ，比 较比较器将输出 , 0 dtU CR 1 U U 可写成0U积分电容两端电压 ，放 电源 向基准 电电 通过 电容，放电闭合，进 ， ，控制器令所有 10000的充 电 经过 2 22

36、1 2 21 T 0 REF INTINT 0102 02 0 2 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n第四阶段：零积分阶段第四阶段：零积分阶段 n 如果超量程，经过以上三个阶段之后，如果超量程，经过以上三个阶段之后， 积分电容上电压可能尚未回零，为保证积积分电容上电压可能尚未回零，为保证积 分电容的快速回零，控制器令分电容的快速回零，控制器令 将将IN- 与与COM短接，短接，IN+与输出端短接保证积与输出端短接保证积 分电路迅速回零。分电路迅速回零。 ZI S 自动调零自动调零 积分电容正向充电积分电容正向充电 积分电容反向放电积

37、分电容反向放电 零积分保证积分电容回零零积分保证积分电容回零 将模拟电压转换将模拟电压转换 为时间间隔为时间间隔 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n 四、时钟电路 n ICL7135型转换芯片需要外接时钟信号，选用型转换芯片需要外接时钟信号，选用 74HC4060（IC3）作为时钟振荡器，振荡器部分通）作为时钟振荡器，振荡器部分通 过外接过外接4MHz的晶振，产生的晶振，产生4MHz的时钟脉冲，经的时钟脉冲，经64 分频，从分频，从IC3的的Q6接到接到A/D转换芯片转换芯片ICL7135的引脚的引脚 CLK。 第七章第七章 电子电

38、压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n 五、显示电路 n 电压表选用四位数码管电压表选用四位数码管,分分 别显示个、十、百和千位。另别显示个、十、百和千位。另 一单位的数码管显示万位。采一单位的数码管显示万位。采 用动态显示方式，由用动态显示方式，由 ICL7135的的B1、B2、B3、 B4四引脚输出被测电压的四引脚输出被测电压的 BCD码。经码。经CD4543译码后接译码后接 数码管。数码管。 n 其中万位只需显示数码其中万位只需显示数码1 或符号，所以只接数码管的或符号，所以只接数码管的b、 c两个引脚。两个引脚。 n n 从从D1、D2、D3、D4

39、、D5 依次输出位码。当依次输出位码。当D1=1时，时， BCD码对应于个位。码对应于个位。D2=1时时 对应于十位，以此类推。对应于十位，以此类推。 n考虑到公共端的电流较大，所考虑到公共端的电流较大，所 以用达林顿晶体管阵列以用达林顿晶体管阵列 ULN2003作为公共端的驱动作为公共端的驱动 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 第六节第六节 数字数字万用万用表实例表实例 n数字电压表有各种类型，数字万用表则是一种集成化的数字电压表，它的数字电压表有各种类型，数字万用表则是一种集成化的数字电压表，它的 结构简单又具备数字电压表的基本功

40、能，故以它为实例作简要介绍。结构简单又具备数字电压表的基本功能，故以它为实例作简要介绍。 n一、数字万用表的性能指标一、数字万用表的性能指标 n一般的数字万用表其性能指标有：一般的数字万用表其性能指标有： n1.准确度：准确度：置于直流电压档，可达置于直流电压档，可达 0.5% 1字字 其他档位其他档位 略低略低 n2.工作频率：工作频率：一般不超过一般不超过1kHz。 n3.测量范围：测量范围：可测量电压、电流、频率和电路参数可测量电压、电流、频率和电路参数R、L、C。 n4.分辨力：分辨力：可显示的最小数字与最大数字比为可显示的最小数字与最大数字比为0.5%。 n5.测量速度：测量速度：每

41、秒每秒2 5次。次。 n6.输入阻抗：输入阻抗：输入电阻输入电阻10M，电容，电容150pF。 n7.保护：保护：一般都有过载与过电压保护。一般都有过载与过电压保护。 n8.显示位数：显示位数：有有3 、4 等几种，整数部分表示能显示等几种，整数部分表示能显示0 9的位数，的位数，分数部分表示最高位性能分数部分表示最高位性能，分子表示最高位所能显，分子表示最高位所能显 示的最大数值，分母表示满程时所表示的数值。示的最大数值，分母表示满程时所表示的数值。 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学 n 二、数字万用表的二、数字万用表的A/DA/D

42、转换器转换器 n 数字万用表中通常使用双积分式的数字万用表中通常使用双积分式的A/DA/D转换器，这种转转换器，这种转 换器接通时，被测电压对积分电容充电，充电后积分电容换器接通时，被测电压对积分电容充电，充电后积分电容 向参考电压放电，积分电容放电时间与被测电压成正比，向参考电压放电，积分电容放电时间与被测电压成正比， 即即 xcp REF U U T T 1 2 在放电期间，比较器输出一个宽度等于放电时间的负脉冲，在放电期间，比较器输出一个宽度等于放电时间的负脉冲， 它的下降沿打开闸门对时钟脉冲进行计数，上升沿关闭闸门。它的下降沿打开闸门对时钟脉冲进行计数，上升沿关闭闸门。 所计的数就是被测电压值。所以这种转换器属于所计的数就是被测电压值。所以这种转换器属于电压时间型电压时间型。 第七章第七章 电子电压表电子电压表电气测量技术电气测量技术 南京信息工程大学南京信息工程大学