实用电压测量电路的设计

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1、第21卷第2期电子设计工程2013年1月V01．21No．2ElectronicDesignEngineeringJan．2013实用电压测量电路的设计熊伟林(北京信息职业技术学院北京100018)摘要：对电压测量电路的基本要求是其应具有高输入阻抗，文章设计了几种实用的电压测量电路，即场效应管差分式电路、高阻型集成运放构成的电路、高稳定度与高增益集成运放构成的电路。这些电压测量电路具有很高的输入阻抗．因而可有效地减小测量误差．提高准确度。关键词：电气测量技术与仪器；电压测量；电路设计；高输入阻抗中图分类号：TM930文献标识码：

2、A文章编号：1674—6236(2013)02—0148—03DesignofpracticalvoltagemeasurementcircuitXIONGWei—lin(BeijingInformationTechnologyco，Bering100018，China)Abstract：Voltagemeasurementcircuitisthebasicrequirementshouldhaveahighinputimpedance．Severalpracticalvoltagetcircuitdesign，isFETdif

3、ferentialcircuit，high-resistanceofintegratedoperationalamplifiercircuit，consistingofhighstabilityposedbyintegrationwithhigh—gainamplifiercircuit．Thesevoltagemeasurementcircuitwithaveryhighinputimpedance，thusefectivelyreducingmeasurementerror，increaseaccuracy．Keywords

4、：electricalmeasurementtechniqueandinstrument；voltagemeasurement；circuitdesign；highinputimpedance尽管电子测量的内容十分丰富．但从实际电子测量方法接人电压表时，因电压表内阻R，与R。并联后的等效电来看，最主要和最方便的仍是电压的测量。许多电参数(例如阻值’。小于被测电路的．．，所以电压的测量值比相应电流、功率、频率特性、调幅度、品质因数等)往往可以通过对的真值‰偏小，产生测量误差。不难理解，电压表的输入电电压的测量而间接获得。所以．现实

5、中许多电量或非电量的阻越大，相对测量误差y值越小。理论分析表明，要使误差测量大都是依靠电压测量技术实现的。因而电压测量电路在达到5％以下，应使．应是的2O倍以上；要使误差达到测量技术中尤为重要。简单地说，测量电压有直流电压、交流2％以下，则尺．应是尺。．的50倍以上；而要使误差达到1％以电压、脉冲电压之分。而交流电压又有低频电压和高频电压下，就要使R，是。的100倍以上。这就是实际电压测量电路之分。本文设计了针对直流电压测量的实用电路，并简要分要设计成具有足够高的输入阻抗的原因。析它们的工作原理和特点。2采用高增益集成运放设计电

6、压测量电路1设计电压测量电路的基本要求图2是采用高稳定的低温漂(零漂)高增益集成运放构对电压测量电路设计的基本要求是具有足够高的输入成的电压测量电路。该电路适用于测量较低的直流电压(mV阻抗，测量直流电压时为输入电阻。图1是使用电压表测和V量级)，避免了放大器出现零点漂移对测量误差的影量直流电压时的等效电路，其中R是被测电压两端的负响。图中使用了MAX420与TL061集成电路，由~15V双直载电阻，US是被测电路的等效电压源，R是被测电路的等效输流电源供电。出电阻，R是电压表的输入电阻(通常简称为电压表的内阻)。集成运放MAX

7、420实际上是一种斩波放大器(斩波频率I一一一一一一一一一一一一一一I广一一一一一1约为400Hz)，并且用两个电容器(C，、C)来保持很小的失调1I+电压(只有1V)，温漂也只有0．02V／。C，输入阻抗高达)马由UxRi[1Tfl(即l012Q)，输入电流很小l0pA(即10A)，开环电l——压增益为150dB。图2电路中MAX420和周围电阻构成同相放大器，其闭环放大倍数为1000(即增益60dB)。该电路可被测电路等效模型电压表等效模型测量1mV以下的低电压，例如测量电压为lmV时，第一级图1测量电压的等效电路Fig．1

8、equivalentcircuitofmeasuringvoltage运放MAX420输出电压为1V。再由第二级运放TL061构成的有源低通滤波器进行滤波放大(倍数为10)，最后输出10V收稿日期：2012—09—19稿件编号：201209134作者简介：熊伟林