數(shù)字電壓表的原理

多數(shù)的A／D轉(zhuǎn)換集成電路也是采用這個(gè)辦法完成模數(shù)轉(zhuǎn)換任務(wù)。

　?。?）電壓－時(shí)間變換型 所謂電壓－時(shí)間變換型是指測(cè)量時(shí)將被測(cè)電壓值轉(zhuǎn)換為時(shí)間間隔△t，電壓越大，△t越大，然后按△t大小控制定時(shí)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，其計(jì)數(shù)值即為電壓值。電壓－時(shí)間變換型又稱為V－T型或斜坡電壓式，其原理框圖如圖2所示。

　　控制器ST是電壓表的指揮部，它每隔一定時(shí)間（例如每隔2s）就發(fā)出一個(gè)啟動(dòng)脈沖，一方面利用啟動(dòng)脈沖打開(kāi)控制門(mén)T，讓等間隔的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間脈沖序列能通過(guò)控制門(mén)進(jìn)入十進(jìn)制計(jì)數(shù)器；另一方面啟動(dòng)脈沖觸發(fā)斜坡電壓發(fā)生器，使它開(kāi)始產(chǎn)生一個(gè)直線上升的斜坡電壓，在斜坡電壓上升的過(guò)程中，斜坡電壓不斷與被測(cè)電壓在電壓比較器中進(jìn)行比較，浙江羅爾福數(shù)顯表，當(dāng)斜坡電壓等于被測(cè)電壓Ux時(shí)，電壓比較器即發(fā)出關(guān)門(mén)信號(hào)，將T門(mén)關(guān)閉。這時(shí)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器所保留的數(shù)就是T門(mén)從開(kāi)啟到關(guān)閉的時(shí)間間隔中，通過(guò)T門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間脈沖的個(gè)數(shù)。被測(cè)電壓Ux越大，斜坡電壓從零上升到被測(cè)電壓Ux，值所需要的時(shí)間、T門(mén)開(kāi)啟時(shí)間也越長(zhǎng)，計(jì)數(shù)器所計(jì)數(shù)值也越大，利用數(shù)碼顯示器將計(jì)數(shù)器所計(jì)數(shù)值顯示出來(lái)，所計(jì)的數(shù)就是通過(guò)T門(mén)的脈沖個(gè)數(shù)。適當(dāng)選擇標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器的重復(fù)頻率和斜坡斜率，就能使通過(guò)T門(mén)的脈沖個(gè)數(shù)與被測(cè)電壓值相等，顯示器上便可以直接顯示出被測(cè)電壓值。

例如，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間脈沖的頻率為105 Hz，斜坡上升斜率為100V／s，若被測(cè)電壓為10V，則T門(mén)從開(kāi)啟到關(guān)閉的時(shí)間間隔為10／100＝0.1（s），通過(guò)T門(mén)的脈沖個(gè)數(shù)為0.1×10(5)＝10(4)即顯示器顯示的數(shù)字為10000，若單位為mV，即可直接讀出被測(cè)電壓值為10000mV。


靜電感應(yīng)

靜電感應(yīng)（指電的耦合）。靜電感應(yīng)是兩電場(chǎng)相互作用的結(jié)果。在相對(duì)的兩根導(dǎo)線中，如其一的電位發(fā)生變化，則由于導(dǎo)線間的電容變化使得另一導(dǎo)線的電位也發(fā)生變化，干擾源以電容性的耦合在回路中形成干擾。

3、附加熱電勢(shì)和化學(xué)電勢(shì)。由于不同金屬產(chǎn)生的熱電勢(shì)以及金屬腐蝕等產(chǎn)生的化學(xué)電勢(shì)，在電路回路中形成直流電氣干擾。

4、振動(dòng)。在強(qiáng)振動(dòng)的環(huán)境中，導(dǎo)線由于在磁場(chǎng)中處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，此干擾與信號(hào)相串聯(lián)，華邦電力科技數(shù)顯表，以串模干擾形式進(jìn)入儀器儀表。

5、不同地電位引入的干擾。在大功率的用電設(shè)備附近，當(dāng)設(shè)備的絕緣性能較差時(shí)，不同地電位的電位差的引入形成干擾，而在儀表的使用中往往會(huì)有意無(wú)意地使輸入端存在兩個(gè)以上的連接點(diǎn)，這樣就會(huì)把不同接地點(diǎn)的電位差以共模干擾形式引入到儀器儀表，這種干擾是同時(shí)出現(xiàn)在兩信號(hào)線上的。

6、信號(hào)源是不平衡電橋。當(dāng)橋路電源接地時(shí)，除橋路對(duì)角線的不平衡電壓（即信號(hào)電壓）外，兩信號(hào)線對(duì)地都有一個(gè)公共的共模干擾電壓。雖然共模干擾不和信號(hào)疊加，不直接對(duì)儀表產(chǎn)生影響，但它能通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)形成到地的漏電電流，通過(guò)電阻的耦合就能直接作用于儀表（或放大器），產(chǎn)生干擾。

7、一些脈沖狀的干擾電壓除能作用于模擬電路外，有時(shí)也能直接進(jìn)入數(shù)字電路中給予干擾，這些干擾電壓的發(fā)生源是開(kāi)關(guān)、電機(jī)、繼電器那樣的感性負(fù)載和產(chǎn)生放電的機(jī)器等。

DVM的種類(lèi)有多種，分類(lèi)方法也很多，有按位數(shù)分的，如3/2位、5位、8位；有按測(cè)量速度分的，如高速、低速；有按體積、重量分的，如袖珍式、便攜式、臺(tái)式。但通常是按A／D轉(zhuǎn)換方式的不同將DVM分成兩大類(lèi)，一類(lèi)是直接轉(zhuǎn)換型，也稱比較型；另一類(lèi)是間接轉(zhuǎn)換型，又稱積分型，包括電壓－時(shí)間變換（VT變換）和電壓－頻率變換（V-f變換）。

　?。?）逐次逼近比較型 逐次逼近比較型電壓表是利用被測(cè)電壓與不斷遞減的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，通過(guò)比較終獲得被測(cè)電壓值，然后送顯示器顯示的。雖然逐次比較需要一定時(shí)間，數(shù)顯表，要經(jīng)過(guò)若干個(gè)節(jié)拍才能完成，但只要加快節(jié)拍的速度，還是能在瞬間完成一次測(cè)量的。圖1是逐次逼近比較型數(shù)字電壓表的原理框圖。

　　圖中，數(shù)碼開(kāi)關(guān)可把由基準(zhǔn)電壓源輸出的高穩(wěn)定性電壓Db分成若干個(gè)步進(jìn)小電壓Db1、Ub2、Ub3等，而且這些步進(jìn)電壓的個(gè)值比后一個(gè)大一倍，用二進(jìn)制表示則剛好增加一位，例如，取基準(zhǔn)電壓Ub為1O24mV，并將其分成512mV、256mV、 128mV、 64mV、 32mV、16mV、 8mV、 4mV、 2mV、 1mV等若干電壓，然后通過(guò)控制電路將Ub逐個(gè)送到比較器與被測(cè)電壓進(jìn)行比較。所取出的Uu應(yīng)按從大到小順序取出，也就是先取電壓Ub1與U，進(jìn)行比較，若Ub1＞Ux，就由數(shù)碼寄存器輸出一個(gè)數(shù)碼“0”，并舍去Db1；若Ubt≤Ux，數(shù)顯表遠(yuǎn)程485通訊，則由數(shù)碼寄存器輸出一個(gè)數(shù)碼“1”，并保留Dbl，以便與下一個(gè)取出的步進(jìn)電壓Ub2相加，相加后的電壓重新與被測(cè)電壓在比較器中進(jìn)行比較，并重新輸出數(shù)碼，決定取舍。這個(gè)原則稱為從大到小、舍大留小的原則。按此原則逐個(gè)取出Ub進(jìn)行比較后，將數(shù)碼寄存器輸出的二進(jìn)制碼按序排列就會(huì)等于被測(cè)電壓值。

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