一種積分型直流數(shù)字電壓表的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及的是數(shù)字電壓表技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種積分型直流數(shù)字電壓表。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國數(shù)字電壓表市場的迅猛發(fā)展，與之相關(guān)的核心生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)必將成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，利用AD轉(zhuǎn)換芯片設(shè)計的數(shù)字電壓表將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字顯示部分，這在生產(chǎn)運(yùn)用中有很大的實際意義，今后這方面的技術(shù)將得到提高，運(yùn)用更加廣泛。
[0003]模擬式電壓表具有電路簡單、成本低、測量方便等特點(diǎn)，但測量精度較差，特別是受表頭精度的限制，即使采用0.5級的高靈敏度表頭，讀測時的分辨力也只能達(dá)到半格，再者，模擬式電壓表的輸入阻抗不高，測高內(nèi)阻源時精度明顯下降；數(shù)字電壓表作為數(shù)字技術(shù)的成功應(yīng)用，發(fā)展相當(dāng)快，數(shù)字電壓表(Digital Volt Meter，DVM)，以其功能齊全、精度高、靈敏度高、顯示直觀等突出優(yōu)點(diǎn)深受用戶歡迎。特別是以A/D轉(zhuǎn)換器為代表的集成電路為支柱，使DVM向著多功能化、小型化、智能化方向發(fā)展，DVM應(yīng)用單片機(jī)控制，組成智能儀表；與計算機(jī)接口，組成自動測試系統(tǒng)，目前DVM多組成多功能式的，因此又稱數(shù)字多用表(Digital Multi Meter, DMM)。
[0004]目前市場上使用較多的是雙積分式直流數(shù)字電壓表，雖然其具有抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，在采用零點(diǎn)校準(zhǔn)的前提下，其轉(zhuǎn)換精度也可以做得很高，但顯著的不足是轉(zhuǎn)換速度較慢，不適于高速應(yīng)用場合，并且分辨率越高，其轉(zhuǎn)換速度也就越慢，因此，需要一款新型的直流數(shù)字電壓表來彌補(bǔ)這一不足。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本實用新型目的是在于提供一種積分型直流數(shù)字電壓表，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，有效提高了運(yùn)算能力及運(yùn)算速度，轉(zhuǎn)換速度快，改進(jìn)了系統(tǒng)性會K。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn):一種積分型直流數(shù)字電壓表，包括信號輸入單元、信號衰減單元、低通濾波器、輸入放大單元、量程轉(zhuǎn)換單元、DSP控制單元、LED顯示單元和電源模塊，信號輸入單元、信號衰減單元、低通濾波器、輸入放大單元依次連接，輸入放大單元、量程轉(zhuǎn)換單元均與DSP控制單元連接，DSP控制單元接LED顯示單元，電源模塊分別與信號輸入單元、信號衰減單元、低通濾波器、輸入放大單元、DSP控制單元、LED顯示單元連接。
[0007]作為優(yōu)選，所述的DSP控制單元包括三斜積分A/D轉(zhuǎn)換單元和DSP控制器，三斜積分A/D轉(zhuǎn)換單元用于對待測信號進(jìn)行邏輯選擇，以及積分比較和自動調(diào)零，DSP控制器用于實現(xiàn)模擬開關(guān)的通斷控制，自動校零和三斜積分A/D轉(zhuǎn)換過程控制，以及計數(shù)功能，三斜積分A/D轉(zhuǎn)換單元與DSP控制器連接，三斜積分A/D轉(zhuǎn)換單元接輸入放大單元，DSP控制器與量程轉(zhuǎn)換單元、LED顯示單元連接，DSP控制器采用DSP芯片為TMS320LF2407A。
[0008]作為優(yōu)選，所述的三斜積分A/D轉(zhuǎn)換單元包括積分器、第一比較器、第二比較器，積分器的輸入端接第二開關(guān)，積分器中的電容兩端并接第一開關(guān)，積分器的輸出端分別接第一比較器、第二比較器的負(fù)極端，第一比較器、第二比較器的輸出端接DSP控制器。
[0009]本實用新型的有益效果:在原有直流數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上，運(yùn)算速度得到了提升，系統(tǒng)性能得以改進(jìn)，滿足直流數(shù)字電壓表在高速場合的需求:
[0010](I)采用DSP作為主控制器，有效的提高了直流數(shù)字電壓表的運(yùn)算能力與運(yùn)算速度；
[0011](2)采用了分立元件構(gòu)成的三斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器，較好的改善了原有直流數(shù)字電壓表轉(zhuǎn)換速度慢的缺點(diǎn)。
【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】來詳細(xì)說明本實用新型；
[0013]圖1為本實用新型的原理框圖；
[0014]圖2為本實用新型三斜積分A/D轉(zhuǎn)換單元的原理圖；
[0015]圖3為本實用新型三斜積分A/D轉(zhuǎn)換單元模擬電路部分示意圖。
【具體實施方式】
[0016]為使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實施方式】，進(jìn)一步闡述本實用新型。
[0017]參照圖1-3，本【具體實施方式】采用以下技術(shù)方案:一種積分型直流數(shù)字電壓表，包括信號輸入單元1、信號衰減單元2、低通濾波器3、輸入放大單元4、量程轉(zhuǎn)換單元5、DSP控制單元6、LED顯示單元7和電源模塊8，信號輸入單元1、信號衰減單元2、低通濾波器3、輸入放大單元4依次連接，輸入放大單元4、量程轉(zhuǎn)換單元5均與DSP控制單元6連接，DSP控制單元6接LED顯示單元7，電源模塊8分別與信號輸入單元1、信號衰減單元2、低通濾波器3、輸入放大單元4、DSP控制單元6、LED顯示單元7連接。
[0018]值得注意的是，所述的信號輸入單元I用作待測信號的輸入通道；信號衰減單元2對信號進(jìn)行統(tǒng)一衰減并通過緩沖器以提高其負(fù)載的能力；低通濾波器3濾除信號中的高頻噪聲及交流干擾；輸入放大單元4提高輸入阻抗，對信號進(jìn)行低噪聲，高精度的放大，放大倍數(shù)可由可變電阻進(jìn)行調(diào)整補(bǔ)償；量程轉(zhuǎn)換單元5對待測電路進(jìn)行量程選擇；DSP控制單元6對待測信號進(jìn)行邏輯控制，以及運(yùn)算分析處理；LED顯示單元7用于對測量結(jié)果顯示輸出；電源模塊8對系統(tǒng)各個單元提供工作所需電能。
[0019]值得注意的是，所述的DSP控制單元6包括三斜積分A/D轉(zhuǎn)換單元9和DSP控制器10，三斜積分A/D轉(zhuǎn)換單元9與DSP控制器10連接，三斜積分A/D轉(zhuǎn)換單元9接輸入放大單元4，DSP控制器10與量程轉(zhuǎn)換單元5、LED顯示單元7連接，三斜積分A/D轉(zhuǎn)換單元9對待測信號進(jìn)行邏輯選擇，以及積分比較和自動調(diào)零，DSP控制器10實現(xiàn)模擬開關(guān)的通斷控制，自動校零和三斜積分A/D轉(zhuǎn)換過程控制，以及計數(shù)功能，DSP控制器10采用DSP芯片為 TMS320LF2407A。
[0020]此外，所述的三斜積分A/D轉(zhuǎn)換單元9包括積分器Ul、第一比較器U2、第二比較器U3，積分器Ul的輸入端接第二開關(guān)SI，積分器Ul中的電容C兩端并接第一開關(guān)S0，積分器Ul的輸出端分別接第一比較器U2、第二比較器U3的負(fù)極端，第一比較器U2、第二比較器U3的輸出端接DSP控制器10。
[0021]本【具體實施方式】信號經(jīng)過電壓分阻條統(tǒng)一衰減后經(jīng)過緩沖器提高其負(fù)載能力，經(jīng)低通濾波器濾除高頻噪聲及交流干擾，然后經(jīng)過低噪聲，高精度運(yùn)放放大(放大倍數(shù)可有可變電阻進(jìn)行調(diào)整補(bǔ)償)，由DSP控制模擬開關(guān)的通斷，自動校零和三斜積分A/D轉(zhuǎn)換過程，并完成計數(shù)處理。
[0022]本【具體實施方式】在原有直流數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上，采用DSP作為主控制器，有效的提高了直流數(shù)字電壓表的運(yùn)算能力與運(yùn)算速度，采用分立元件構(gòu)成的三斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器，較好的改善了原有直流數(shù)字電壓表轉(zhuǎn)換速度慢的缺點(diǎn)，使系統(tǒng)性能得以改進(jìn)，滿足了直流數(shù)字電壓表在高速場合的需求，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。
[0023]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.一種積分型直流數(shù)字電壓表，其特征在于，包括信號輸入單元(I)、信號衰減單元(2)、低通濾波器(3)、輸入放大單元(4)、量程轉(zhuǎn)換單元(5)、DSP控制單元(6)、LED顯示單元(7)和電源模塊(8)，信號輸入單元(I)、信號衰減單元(2)、低通濾波器(3)、輸入放大單元(4)依次連接，輸入放大單元(4)、量程轉(zhuǎn)換單元(5)均與DSP控制單元(6)連接，DSP控制單元(6)接LED顯示單元(7)，電源模塊(8)分別與信號輸入單元(I)、信號衰減單元(2)、低通濾波器(3)、輸入放大單元(4)、DSP控制單元(6)、LED顯示單元(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種積分型直流數(shù)字電壓表，其特征在于，所述的DSP控制單元(6)包括三斜積分A/D轉(zhuǎn)換單元(9)和DSP控制器(10)，三斜積分A/D轉(zhuǎn)換單元(9)與DSP控制器(10)連接，三斜積分A/D轉(zhuǎn)換單元(9)接輸入放大單元(4)，DSP控制器(10)與量程轉(zhuǎn)換單元(5)、LED顯示單元(7)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種積分型直流數(shù)字電壓表，其特征在于，所述的DSP控制器(10)采用 DSP 芯片為 TMS320LF2407A。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種積分型直流數(shù)字電壓表，其特征在于，所述的三斜積分A/D轉(zhuǎn)換單元(9)包括積分器(Ul)、第一比較器(U2)、第二比較器(U3)，積分器(Ul)的輸入端接第二開關(guān)(SI)，積分器(Ul)中的電容(C)兩端并接第一開關(guān)(SO)，積分器(Ul)的輸出端分別接第一比較器(U2)、第二比較器(U3)的負(fù)極端，第一比較器(U2)、第二比較器(U3)的輸出端接DSP控制器(10)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種積分型直流數(shù)字電壓表，它涉及數(shù)字電壓表技術(shù)領(lǐng)域。它包括信號輸入單元、信號衰減單元、低通濾波器、輸入放大單元、量程轉(zhuǎn)換單元、DSP控制單元、LED顯示單元和電源模塊，信號輸入單元、信號衰減單元、低通濾波器、輸入放大單元依次連接，輸入放大單元、量程轉(zhuǎn)換單元均與DSP控制單元連接，DSP控制單元接LED顯示單元，電源模塊分別與信號輸入單元、信號衰減單元、低通濾波器、輸入放大單元、DSP控制單元、LED顯示單元連接。本實用新型有效提高了運(yùn)算能力及運(yùn)算速度，轉(zhuǎn)換速度快，改進(jìn)了系統(tǒng)性能。
【IPC分類】G01R19-25, H03M1-52
【公開號】CN204595080
【申請?zhí)枴緾N201520196867
【發(fā)明人】陳孟元, 吳偉乾, 戴雪梅, 張曉昕, 王青梅
【申請人】安徽工程大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月2日