數(shù)字電壓表
| 數(shù)字電壓表簡稱DVM，它是采用數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù) 字形式并加以顯示的儀表。 一、數(shù)字電壓表的特點 1．顯示清晰直觀，讀數(shù)準確 傳統(tǒng)的模擬式儀表必須借助于指針和刻度盤進行讀數(shù)，在讀數(shù)過程中不可避免的會引入人為的測量誤差。數(shù)字 電壓表則采用先進的數(shù)顯技術(shù)，使測量結(jié)果一目了然，只要儀表不發(fā)生跳讀現(xiàn)象，測量結(jié)果就是唯一的。 新型數(shù)字電壓表還增加了標志符顯示功能，包括測量項目、符號單位和特殊符號、為解決DVM不能反映被測電 壓的連續(xù)變化過程以及變化趨勢這一難題，一種"數(shù)字/模擬條圖"儀表業(yè)已問世。"模擬圖條"（Anal of Bargraph）有雙重含義：第一，被測量為模擬量；第二，利用條狀圖形來模擬被測量的大小及變化趨勢。這類儀表 將數(shù)字顯示與高分辨率模擬條圖顯示集于一身，兼有DVM與模擬電壓表之優(yōu)點。 智能數(shù)字電壓表均帶微處理器和標準接口，可配合計算機和打印機進行數(shù)據(jù)處理或自動打印，構(gòu)成完整的測試系 統(tǒng)。 2．顯示位數(shù) 顯示位數(shù)通常為31/2位、32/3位、33/4/位、41/2位、43/4位、51/2位、61/2位、71/2位、81/2位共9種。判定 數(shù)字儀表的位數(shù)有兩條原則：①能顯示0～9所有數(shù)字的位是整數(shù)位；②分數(shù)位的數(shù)值是以******顯示值中最高位數(shù)字 為分子，用滿量程時最高數(shù)字作分母。例如，某數(shù)字儀表的******顯示值為1999，滿量程計數(shù)值為2000，這表明該儀 表有3個整數(shù)位，而分數(shù)位的分子為1，分母是2，故稱之為31/2位，讀作三位半。 3．準確度高 準確度是測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差與隨機誤差的綜合。 4．分辨率高 數(shù)字電壓表在最低電壓量程上末位1個字所代表的電壓值，稱為儀表的分辨力，它反映儀表靈敏度的高低。分 辨力隨顯示位數(shù)的增加而提高。分辨率是指所能顯示的最小數(shù)字（零除外）與******數(shù)字的百分比。例如31/2位DVM 的分辨率為1/1999≈0.05％。需要指出，分辨力與準確度屬于兩個不同的觀念。從測量角度看，分辨力是"虛"指標 （與測量誤差無關(guān)），準確度才是"實"指標（代表測量誤差的大?。?。 5．測量范圍寬 多量程DVM一般可測量0～1000V直流電壓，配上高壓探頭還可測上萬伏的高壓。 6．擴展能力強 在數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上，還可擴展成各種通用及專用數(shù)字儀表、數(shù)字多用表（DMM）和智能儀表，以滿足不同 的需要。 7．測量速度快 數(shù)字電壓表在每秒鐘內(nèi)對被測電壓的測量次數(shù)，叫測量速率，單位是"次/S"。它主要取決于A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換 速率，其倒數(shù)是測量周期。 8．輸入阻抗高 數(shù)字電壓表具有很高的輸入阻抗，通常為10MΩ～10000MΩ，最高可達1TΩ。 9．集成度高，微功耗 新型數(shù)字電壓表普遍采用CMOS大規(guī)模集成電路，整機功耗很低。 10．抗干擾能力強 51/2位以下的DVM大多采用積分式A/D轉(zhuǎn)換器，其串模抑制比、共模抑制比各別可達100dB、80～120dB。高檔 DVM還采用數(shù)字濾波、浮地保護等先進技術(shù)，進一步提高了抗干擾能力，共模抑制比可達180dB。 二、A/D轉(zhuǎn)換器分類 A/D轉(zhuǎn)換器是數(shù)字電壓表、數(shù)字多用表及測量系統(tǒng)的"心臟"。目前國內(nèi)外生產(chǎn)的A/D轉(zhuǎn)換器已達數(shù)百種，大致可 分為五大類：①單片A/D轉(zhuǎn)換器；②單片DMM專用IC；③多重顯示儀表專用IC；④專供數(shù)字儀表使用的特制IC （ASIC）；⑤其他通用型A/D轉(zhuǎn)換器，這種芯片僅能完成模/數(shù)轉(zhuǎn)換，不能直接配數(shù)字儀表。 1．單片A/D轉(zhuǎn)換器 所謂"單片A/D轉(zhuǎn)換器"，是采用CMOS工藝將DVM的基本電路（含模擬電路和數(shù)字電路）集成在同一芯片上，配以 LCD或LED數(shù)顯器件后能顯示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的集成電路。它們均屬大規(guī)模集成電路，能以最簡單方式構(gòu)成DVM。若對其 外圍電路進行擴展，增加各種功能轉(zhuǎn)換器，還可構(gòu)成DVM。 2．單片DMM專用IC 單片DMM專用IC是CMOS大規(guī)模集成電路和儀表技術(shù)的結(jié)晶，使用一片IC即可構(gòu)成功能完善的自動量程數(shù)字多用 表。特別是專配μP的DVM集成電路的問世，為開發(fā)具有高性價比的智能儀表和測試系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件。 3．多重顯示儀表專用集成電路 多重顯示儀表包括二重、三重、四重顯示儀表，是國際90年代流行產(chǎn)品。 三、數(shù)字儀表的發(fā)展趨勢 采用新技術(shù)、新工藝，由LSI和VLSI構(gòu)成的新型數(shù)字儀表及高檔智能儀器的大量問世，標志著電子儀器領(lǐng)域的 一場革命，也開創(chuàng)了現(xiàn)代電子測量技術(shù)的先河。 1．廣泛采用新技術(shù)，不斷開發(fā)新產(chǎn)品 2．模塊化的發(fā)展方向 新一代數(shù)字儀表正朝著標準模塊化的方向發(fā)展。預(yù)計在不久的將來，許多數(shù)字儀表將由標準化、通用化、系列 化的模塊所構(gòu)成，給電路設(shè)計和安裝調(diào)試、維修帶來極大方便。 表面安裝技術(shù)（SMT）和表面安裝元器件（SMD）將獲得普遍應(yīng)用。這項技術(shù)被譽為世界電子工藝技術(shù)的一項重 要突破。所謂表面安裝是將微型化的表面安裝集成電路（SMIC）和表面安裝元件，用粘貼工藝直接安裝在印刷板 上，再用波峰焊接機焊接，由此取代傳統(tǒng)的打孔焊接工藝，使印刷板安裝密度大為增加，可靠性得到明顯提高。 3．多重顯示儀表 為徹底解決數(shù)字儀表不便于觀察連續(xù)變化量的技術(shù)難題，"數(shù)字/模擬條圖"雙顯示儀表已成為國際流行款式， 它兼有數(shù)字儀表準確度高、模擬式儀表便于觀察被測量的變化過程及變化趨勢的兩大優(yōu)點。 模擬條圖大致分成三類：①液晶（LCD）條圖，呈斷續(xù)的條狀，這種顯示器的分辨力高、微功耗，體積小，低 壓驅(qū)動，適于電池供電的小型化儀表。②等離子體（PDP）光柱顯示器，其優(yōu)點是自身發(fā)光，亮度高，顯示清晰， 觀察距離遠，分辨力較高，缺點是驅(qū)動電壓高，耗電較大。③LED光柱，它是由多只發(fā)光二極管排列而成。這種顯 示器的亮度高，成本低，但象素尺寸較大，功耗高，驅(qū)動電路復(fù)雜。 4．安全性 儀器儀表在設(shè)計和使用中的安全性，對于生產(chǎn)廠家和廣大用戶都是至關(guān)重要的問題。一方面廠家必須為儀表設(shè) 計安全保護電路，并使之符合國際標準（例如美國UL認證，歐洲GS認證，ISO9001國際標準質(zhì)量認證）；另一方面 用戶必須安全操作，時刻注意儀表上的各種安全警告指示。儀表的保護電路在于******限度的減小或防止因誤操作而 造成的危害。以DMM為例，常見的誤操作是用電流檔或電阻檔去測量電壓。 5．操作簡單化 |
