电压测量摸块的设计
分压电路的设计
经分析总结发现:当测试设备工作时,通过检测其64路电压信号可全面监测到各功能模块的电压和电阻状态参数,其中电阻阻值的测量原理上仍然是测量电压。一个标准电压%先经过一个已知电阻R。,再串联到被测电阻Rx,上,因此只需测出电阻凡上的电压饥,由欧姆定律可知:
其中U0、R0为已知,UX为被测电压,故由式(2)很容易算出凡的值。
由于DIAMOND-MM AT对电压信号输入范围要求为-10V~+10V,而测试设备电压信号的范围为0~170V,为保证A/D转换器正常工作,需将不同幅值的输入电压信号调整到0~10V范围内,因此需将大于10V的电压信号进行衰减。要实现电压衰减通常要用到电阻分压网络。分压电路的电压衰减量为输出电压Ui\‘与输入电压Ui之比,设R2C2的并联阻抗为Z2,R1C1的并联阻抗为Z1,当衰减器元件参数满足R1C1=R2C2的关系时,分布电容的影响就可不予考虑,此时衰减器的分压比为:
为减小对被测信号的影响,R2和R1通常取值较大,而A/D的输入阻抗R,的值并非无穷大,所以实际输入到A/D转换器的电压为:
由式(5)和式(6)可知,如果A/D的输入阻抗值Ri和R2接近,将会给测量结果带来较大误差。解决的方法是在分压网络与A/D转换器之间加一个电压跟随器,由于电压跟随器的输入阻抗很大,R,近似于无穷,因此,R,对测量结果的影响可忽略不计,改进的分压网络电路如图3所示。
设计中为了减小因电阻分压带来的误差,电路中的分压电阻统一采用精度为1%的金属膜电阻。跟随器隔离之后,采样电路对原始信号的影响降低到了最低程度。