定义:数字电压表是一个电压敏感设备。它措施交流要么直流电压和显示直接价值数字形式而不是指针偏转。DVM.是一种首字母缩写数字电压表。DVM是第一次发明的1954通过安德鲁凯。
存在影响数字电压表(DVM)的测量精度的因素。这些基本上是温度,输入阻抗,电源电压的变化等。
我们知道an模拟仪器提供结果指针偏转在一个连续的规模。相反,一个数字仪表提供结果离散的数字。从而在一起提供准确性和多功能性。
DVM的输入范围可能因±1 V.来1000 V。精密DVM提供输入电阻的1 GΩ或高于小于的电压范围20 V。
数字电压表的框图
下图显示了典型数字电压表的框图。
正如我们所看到的,框图由带有模拟的衰减器组成,然后在它之后是数字转换器。该ADC单元基本上区分了我们将稍后讨论的各种类型的数字电压计。
在通常为A的电路中也采用了柜台部分十进制计数器。的读出系统用于显示数字电压输入信号的。
数字电压表的工作
现在让我们看一看数字电压表的详细图。下面的图将帮助您理解DVM的工作原理。
衰减器部分由串联电阻组成,可衰减输入信号。点A处的电压与输入电压V完全相同在。
通过电压划分规则,清楚的是,B处的电压将小于A的电压。类似地,C处的电压肯定会小于点A和B的电压。因此,以这种方式,衰减器部分工作。
现在,我们想到的是需要这个衰减器在电路的开始?
这样做的原因是,在这里放置一个衰减器,最大限度地减少了可能损坏设备其他部件的多余电压。它基本上是一个预定义的电阻网络执行电路保护的衰减。
在这里,衰减被称为十进制衰减,因为它是一个数字电压表,我们需要十进制数。这意味着如果发生衰减它将在权力的10。
因此,在ADC的输入时,我们将具有VIN / N作为输入电压。
:N = 1, 10, 100, 1000
电路中使用的ADC将模拟信号转换成数字信号,从而提供数字输出。数字信号是指2级也就是说,0和1。
因此,ADC V的输入在/N被转换成数字信号。这将为我们提供一个数字脉冲序列。在ADC上,我们取分辨率为1 mV/step。
然后这些数字脉冲被送入计数器。这里,我们用了a十进制计数器。十进制计数器计数在十进制的异组二进制中。
一个整体的计数器单元由3岁的柜台它们级联在一起。这些十年计数器有能力从数0-9也就是说,10计数。因此,这三个将达到1000。
直流7447将BCD值转换为7段显示。这意味着现在输入值将以数字格式显示。的小数点选择器在电路的末端会选择小数点的位置根据电压的幅度。
数字电压表的类型
DVM的分类基于不同的ADC转换方法 -
- 斜坡式DVM
在一个ramp类型的DVM中,操作基本上依赖于时间的度量。斜坡电压从输入电压电平变为0电压电平或反之亦然所花费的时间。电子时间间隔计数器用于测量时间间隔,计数以数字显示为电压表输出。
让我们看看斜坡型DVM的框图和操作原理。
在这里,正如我们在下图所示,所示的负面斜坡电压显示。将该斜坡电压与未知电压进行比较。当斜坡电压变得等于测量下的电压时,在电路中采用的输入比较器产生脉冲。
现在,斜坡电压下降到0值。电路中采用的接地比较器产生停止脉冲。这个停止脉冲关闭门。
的门打开时间持续时间是成比例的价值输入电压。此处采用的采样率多纤维器用于找到测量周期开始的速率。
2.双斜率积分型DVM
下图为双斜率积分型DVM的框图。
对于固定的时间间隔,模拟输入通过开关S施加到积分器。输入电压的电平在比较器中升高到一些所需的正值,因为我们可以在下图中看到。
在固定时间间隔结束时,电压的增加速率将与输入电压成比例。
此时计数设置为0和开关得到转移参考电压。现在,积分器的输出将开始下降,直到它低于比较器的参考电压。在这个时候控制逻辑会收到信号以便停止计数。
计数器所示的计数与输入电压成比例的计数将是测量值,因此在数字读出时显示。
3.集成DVM类型
在这类数字电压表中,通过固定的测量时间测量输入电压的真实值。
这里,采用了一种使用的集成技术电压变频转换。这个电压到变频器的作用是a反馈控制系统。这基本上管辖脉冲产生速率与施加输入电压的大小成比例。
在电压-频率转换技术中,a脉冲训练是生成的。这些脉冲的频率取决于所测量的电压。
然后对在一定时间间隔内出现的脉冲进行计数。毕竟,脉冲的频率是输入电压的函数,脉冲的数目是输入电压的指示。
4.逐次逼近数字式电压表
在这类DVM中,所采用的ADC利用了连续近似转换器。因此它是这样命名的。它们每秒可以读取1000个读数。
在开始,在开始/停止多谐振荡器处应用开始脉冲。由此,控制寄存器的MSB被设置为高,所有其他位为低。所以,为了一个8位控制寄存器,阅读将是10000000。
从而导致DAC的输出为基准电压的一半。
现在,比较器从输入电压比较变换器的输出,并产生一个输出,使控制寄存器在其MSB中保持1。
电路中使用的环形变换器接下来推进一个计数,从而在第二秒移动一个1。这将导致控制寄存器的MSB及其读数为11000000。
因此,DAC将其基准增加一个增量,并将输入电压与基准电压进行另一个比较。用这种方法,通过逐次逼近,测量周期继续进行。到达最后一个计数时,测量周期停止。
控制寄存器中数字格式的输出显示输入电压的最终近似。
数字电压表的优点
- DVM提供数字读数消除观测错误。从而提供更好的可读性。
- DVM提供更好精度和多功能性与模拟电压计相比。
- 数字式电压表有更大的速度与模拟仪器相比,取电压读数。
- DVM的输出可以馈送到存储器设备以进行进一步计算。
- 减少的DVM大小增加的可移植性如果是仪器。
DVM提供准确性0.5%+ 1数字和工作温度范围是5⁰C到55⁰C。
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