智能仪器讲稿第七章.pdf

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1、HE9701HE9701型多功能测试仪型多功能测试仪•由哈尔滨理工大学研制。•能够完成直流电压、直流电流、交流电压真有效值、交流电流真有效值、有功功率、相位和功率因数的测量。•四个电压量程：600V、300V、150V、75V。•三个电流量程：5A、2.5A、1A。•组合而成的十二个功率量程。技术指标技术指标•1．直流电压、电流测量：准确度0.3%；•2．交流电压、电流测量：准确度0.5%；•3．交流有功功率测量：准确度0.5%；•4．相位测量：准确度0.5º；•5．频率测量：准确度0.3%；HE9701HE9701整机框图整机框图u(t)电压输

2、采样保入回路持器多模路快速A/D开转换器拟电流输采样保i(t)关部入回路持器分光电耦合器光电耦合器数8031单片机字部键盘IEEEROMRAM显示器488电改写分单元接口ROM斩波稳零斩波稳零•在微弱信号的测量中，常常需要放大微伏级的电信号。这时，普通的运算放大器已无法使用了，因为它们的输入失调电压一般在数百微伏以上，而失调电压的温度系数在零点几微伏以上。虽然输入失调电压可以被调零，但其漂移则是难以消除的。电流输入电路电流输入电路1K1+ui(t)2A1+2-A20.1Ω40kΩ-150kΩK1210kΩK3230kΩ210kΩ20kΩ电流各量程

3、继电器开关激励表电流各量程继电器开关激励表开关激励状态KKK123量程测量校零测量或校零测量或校零5A01002.5A01101A011155AA量程电流输入电路量程电流输入电路υos1-+υos2+-++u2A1Ai(t)R10.1Ω-2-R240kΩR50kΩ4R320kΩR50kΩ555AA量程的计算量程的计算设集成运放失调电压υ、υ为零，增益为无os1os2穷大，可求得理想状态下的输入输出关系为：RRRR++2345uR=⋅⋅i()t21RR35将i(t)额定值5A代入，并将R至R参数代入，可25得额定5A电流下电流输入电路的输出电压为：

4、u=3V。2运放高频响应与上限频率运放高频响应与上限频率VAoV0A==VH高频增益表达式Vj1+()ffsHA1VH=A1+jff()VH0rbe′Ag=−R式中Vm0c低频增益Rrr++sbb′be′1f=上限频率H2πRC运放高频等效电路运放高频等效电路R1VjCω1oA===VH11VVVj+ωRCiCoiR+jCω1f=其中ω=2πf，令H2πRC代入上式，有V111oA====VHVjfRCff12+πi11++jj1fH2πRC运放低频等效电路运放低频等效电路CVR1oA===VHV11VRViRj+−1iojCRCωω1f=其中ω

5、=2πf，令L2πRC代入上式，有V11oA===VHV1fi1−j1−jLωRCf具有反馈的运放闭环放大倍数具有反馈的运放闭环放大倍数XXiXodA-XFFXXX=−diFXAoXAod=X⇒AF==XA1+FiXF=XFoAA0102Af()=Af()=121+jff()1+jff()0102式中，A、A表示直流开环增益，f、f01020102表示转折频率，f表示被测信号频率。⎡⎤11⎢⎥uM=++⎢υυM()Ri()t⎥22os211os111++jjff⎢⎥ff′′⎢⎥02⎣01⎦式中，M=+AA(1F)101011为第一级运放闭环直流放

6、大倍数；F==+UURRR()为第一级11fo323运放的反馈系数：f01′=fAM01011；M20=+AA2(102F2)为第二级运放的闭环直流放大倍数；F=+RRR()为第二级运放的反馈系数；2545f02′=fAM02022。当测量直流时，f=0，上式简化为：AA⎡⎤0201uR=++⎢υυ()i()t⎥2021os111++AF⎣AF⎦022011RR++⎛⎞⎛⎞11⎡RR⎤4523=−⎜⎟⎜⎟11⎢υυ+−()Rit()+⎥021os1RA⎝⎠⎝⎠11++FRAF502230⎣11⎦当反馈系数F、F不准确时；121RR+1RR+234

7、5==()3+δ==()2+δ11FRFR1325式中，δ、δ分别是电阻R、R和R、R偏122345离标称值引起的误差；⎛⎞11⎛⎞ui212=+()321δ()+δυ⎜⎟⎜⎟−++⎜⎟⎜⎟1−()0.1(t)+os1⎝⎠()11AF011⎝⎠()AF022⎛⎞1++()21δ⎜⎟−υ22⎜⎟()1+AFos⎝⎠022⎛⎞δδ12⎛⎞=++−−6⎜⎟11110⎜⎟()δ34()δυδ(.1it()+++−os1)()2124()δυos2⎝⎠32⎝⎠⎛⎞δδ11≈+0.6()1it⎜⎟+−δ−δυυ+6+234os1os2⎝⎠32=+0.6()1

8、it(δ)+υos式中δ=+−−δδδδ113324；υos=62υυos12+osδ=+11()AF；δ=+11(AF)3011402