数字多用表的三种转换器说明

    数字多用表具有测量直流电压/电流，交流电压/电流及电阻等多种功能的数字测量仪器。

    数字多用表以测量直流电压的直流数字电压表为基础，并通过交流一直流（ACHDC)电压转换器、电流一电压（HU)转换器、电阻一电压（RHU)转换器，把交流电压、电流和电阻转换成直流电压。

    （数字多用表的组成方框图）

    一、交流一直流(AC/DC)转换器

    由于直流数字电压表是线性化刻度的仪器，因此同数字电压表配接的所有各种转换器，应能把被测量线性地转换成直流电压。 这就是说，若要对交流电压进行高精度的数字测量，则AC/DC转换器必须是线性的。常用二极管检波器构成简单的AC-DC转换器，但这种AC—DC转换器的转换特性是非线性的。这种非线性在模拟式电压表中可以用非线性的刻度来校正。可是直流数字电压表本身没有办法做这样的校正，因此这种简单的AC/DC转换器不适于用交流电压的数字测量。

    交流电压的幅度可用平均值、有效值、峰值三个量来表示，相应地，AC-DC转换器也有平均值转换器、有效值转换器和峰值转换器之分。目前，以前两者最常见。

    在DMM中，AC-DC的变换主要按真有效值的数学定义用集成电路实现。因为直接用继承电路的乘，除法器能进行均方根运算，从而构成均方根式的有效值。AC-DC转换器的原理如下图。

    （均方根法的AC-DC转换器图）

    乘，除法器对X，Y，Z三个输入量进行X Y Z的运算，被测信号μ送入到X,Y输入端，从X Y Z端输送额电压经平均值再送回Z输入端。故直流输入电压为：

    （直流输入电压图）

    现在已有多种型号的真有效值转换器RMS-DC变换的专用集成芯片。

    二.电流一电压(I-U)转换器

    将电流转换成电压的一种最简单的方法是让被测电流Ix，流过标准电阻Rs,则标准电阻两端的电压为U_X=IXRS。测量出这个电压，便能决定被测电流的大小。

    为了减小转换器的内阻，Rs—般选得很小，常在几欧姆以下。因此，UX—般不太大。 为了测量小电流，需要对1^进行放大，如图(大信号I-U转换器)所示。这里采用高输入阻抗的同相 放大器，以减小转换器对Rs的旁路作用而带来的附加误差。

    在测量几毫安以下的小电流时，更多的是采用图（基本I-U转换电路）所示的F-U转换电路。由 于运算放大器的输入阻抗非常高，因此，可以认为被测电流Ix全部流入反馈电阻。同时，又由于运算放大器的增益非常大，因此运算放大器的输出电压为：

    (运算放大器的输出电压)

    因为这种电路是一种带有强负反馈的并联电压反馈放大器，所以这种转换器的内阻 接近于零。但由于运算放大器的输出电流等于输入电流Ix，因此这种KU转换器不适于 测量大电流，否则可能超过放大器的容许功耗。由式中可以得知，改换电阻Rs，则可改换I-U转换器的量程。

    (大信号I-U转换电路)

    (基本I-U转换电路)

    三.电阻-电压（R-U）转换器

    1）恒流法

    在被测的未知电阻RX中流过已知的恒定电流I_S时，在R_X上产生的电压降为U=R_XIX，故通过恒定电流可实现R-U转换。

    2）电阻比例法

    由下图中可以看出，用电租比例法构成的R-U转换器的电路，它与双斜积分式A/D转换器配合，可实现电阻-数字转换。

    电阻比例法电路

    为了测出R_X上的电压U_X，可让双斜积分式A/D转换器先在固定时向T₁内对U_X积分，然后再对U_S进行反向积分。当积分器的输出电压回到0时，第二次积分结束，则第二次积分的时间为：

    

    用T₂去打开与门G,则计数器对时钟计得的数字即代表RX的数字量。由于在电阻 R_X、R_S中流过同样的电流，因此电阻比例法不需要精密的基准电流。

    以上是关于数字多用表三种转换器说明，希望此篇文章能让大家多产品有更多的认识。

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