数字万用表原理及发展ppt课件.ppt

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1、模拟万用表1数字万用表2第7章（1）万用表原理掌握要点:1.模拟式万用表与数字式万用表的不同.2.模拟式电压表的测量原理3.数字式万用表的测量原理模拟式万用表基本电物理量测量：电压/电流/电阻，俗称三用表指针式万用表小巧结实，经济耐用，灵敏度高，但读数精度差模拟万用表的表头：动圈式与动铁式的不同动圈式仪表是直流仪表的主流在工频电源的交流电流、电压测量时动铁式仪表的应用最广泛模拟式直流电压测量1、单量程电压表单量程直流电压表原理图用单独的一个磁电式表头就可测量小于ug=I0·Rg的直流电压,若要测量较大的电压，可利用串联电阻分压原理，即在表头上串联一个适

2、当阻值的电阻。2.多量程电压表多量程直流电压表原理图通过比较，可得结论:模拟磁电式电压表的内阻与电压量程有关,量程越大,内阻也越大.模拟磁电式电压表的内阻与电流表表头灵敏度有关.灵敏度越高,满偏电流Im越小,内阻Rv越大.(在同一量程下)电压灵敏度=Rv(内阻)/U(量程)=每伏欧姆数(常标注在万用表上)灵敏度高指为使指针偏转同样角度所需的驱动电流越小.模拟万用表原理利用灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头，配以适当的外围电路，可将模拟电压表扩展为万用表。模拟表的测量特点:结构简单,使用方便误差取决于表头本身和倍压电阻的准确度灵敏度不高,输入电阻低,

3、负载效应不可忽略为解决普通模拟表灵敏度不高,输入电阻低的缺点,发展了电子电压表（P197）电子电压表输入阻抗Ri=(R1+R2+R3)/Ri’≈R1+R2+R3(一般大于10MΩ)输入阻抗很大,且与量程无关接入放大器提高电压表的灵敏度Ri’通过放大检波电路，将被测电压变换成直流电压，然后进行侧量。其实质仍然是模拟式电压表模拟万用表1数字万用表2数字式万用表快速精确读数更高的精度和准确度除具有指针式万用表的一般测试功能外．还可测试电容、温度和频率等参数过载保护及杭干扰能力强高精度数字万用表非常高的精度和准确度，达到５位半以上更多的测量功能高速高精度的数据

4、采集集成各种通信接口国产RIGOLDM3000高精度数字万用表3½位数字万用表<50元500ppm最小读数6½位数字万用表>2000元0.5ppm最小读数DM3000原理框图DM3000工作原理框图ACV量程放大RMS-DC变换器分流器欧姆和电容DCV量程和虑波AD变换器（ADC）DCV参考基准恒流源参考基准模拟部分控制CPU处理器和控制显示和面板按键USB、GPIB以太网RS232巡检接口DCVACVACIDCI,ACIR,C电气隔离的数据通道模拟输入端（1）有效值定义：若某一交流电与另一直流电在相同时间内通过同一电阻产生相等的热量，则这一直流电的电

5、压、电流的数值分别是该交流电的电压、电流的有效值。任何周期量的有效值,定义为它的均方根值有时用均方根值Urms表示。数字万用表的相关概念及原理（2）平均值平均值：在数学上定义为对纯交流电压来说，由于=0，将无法用平均值来表征它的大小。定义：通常是指经过测量仪器检波后的平均值，分为全波平均值和半波平均平均值。全波平均值是指交流电压经全波检波后的全波平均值，即数字万用表的一般框图数字万用表的核心：A/D转换器电压的数字化测量的核心是模数（A/D）转换，各类数字电压表的区别主要是以A/D转换方式而加以区分的。A/D转换包括对模拟量的采样，再将采样值进行整量化

6、处理，最后通过编码等实现转换过程。按其基本工作原理主要分为比较型和积分型两大类。（1）比较型（2）积分型①斜坡式A/D变换器②双积分式A/D变换器（1）逐次逼近比较式A/D变换器其基本原理是用被测电压和一个可变的己知电压〔基准电压〕进行比较，直至比较结果相等，达到测出被测电压值的目的。逐次逼近比较式A/D变换器的工作原理与天平称重相类似，被测量好比是被称的重物，等效数字量好比砝码。将被测电压Ux与分级递减的各级基准电压Er（砝码）逐一进行比较。按“大者弃，小者留”的原则，依次从高位到低位逐一进行比较，使输出的基准电压与被测电压逼近相等。当Ux=Uref

7、时，比较器输出为零，相当于天平平衡，最终数字输出的数值就是被测信号的电压值。由电压比较器、D/A转换器、逐次逼近寄存器（SAR）、逻辑控制电路和输出缓冲器等部分组成。特点：1、逐次逼近比较式A/D变换器测量速度快；2、精度取决于权电阻网络和基准电压源的精度，且与D/A转换位数有关；3、抗串模干扰能力差。（2）双积分式A/D变换器在一个测量周期内用同一个积分器进行两次积分，将被测电压Ux转换成与其成正比的时间间隔。在此时间间隔内填充标准频率的时钟脉冲，以其脉冲个数来反映Ux的大小。工作过程分为准备、采样和比较阶段双积分式A/D变换器的工作波形1）

8、准备阶段（t0~t1）：积分器输入电压为零，使输出电压也为零，计数器复零.2）采样阶段（t1~