1、第7章上页下页返回 7.1.1 常用电工测量仪表的分类7.1 电量测量电量测量7.1.2 测量误差和仪表准确度7.1.3 电流、电压和功率的测量7.1.1 常用电工测量仪表的分类常用电工测量仪表的分类直读式仪表能直接指示被测量的大小，又分为模拟 式仪表和数字式仪表。第7章上页下页电工测量仪表按测量方法分为直读式和比较式仪表。比较式仪表（例如直流电桥、直流电位差计、交流电桥）是将被测量和已知的标准量进行比较，从而确定被测量的数值。返回（2）按仪表的工作原理分为：磁电式、电磁式、电动式；）按仪表的工作原理分为：磁电式、电磁式、电动式；第7章上页下页 （1）按被测量的不同分为：）按被测量的不同分为：
2、电流表（安培、毫安、微安表）、电流表（安培、毫安、微安表）、电压表（伏特、毫伏表）、电压表（伏特、毫伏表）、功率表（瓦特表）、功率表（瓦特表）、电能表电能表(电度表）（千瓦时表）、电度表）（千瓦时表）、频率计、电阻表（欧姆表）、频率计、电阻表（欧姆表）、功率因数表；功率因数表；（3）按仪表的种类分为：直流仪表、交流仪表、交直流）按仪表的种类分为：直流仪表、交流仪表、交直流 两用仪表。两用仪表。返回直读式仪表分类直读式仪表分类上页下页第7章几种常见的测量仪表几种常见的测量仪表指针式指针式万用表万用表数字式万数字式万用表用表钳型电钳型电流表流表兆欧表兆欧表返回 1 1 工作环境等级分工作环境等级分
3、A、B、C三组，其中三组，其中A组（温度组（温度0+40,相对湿度相对湿度80%80%以下）不在面板上标出；以下）不在面板上标出；B温度温度-20+50，相对湿度相对湿度85%以下；以下；C温度温度-40+60，相对湿度相对湿度98%以下。以下。符号意义符号意义-直流仪表 2 或2kV绝缘强度实验电压2kV交流仪表或仪表直立放置 _ 交直流仪表或仪表水平放置1.5 或1.5准确度等级1.5级B C工作环境等级 1第7章上页下页表表7.1.1 7.1.1 电工测量仪表上的几种符号及其意义电工测量仪表上的几种符号及其意义返回第7章上页下页 在用电工测量仪表进行测量时，仪表的读数和被测量的实际值之间
4、总要存在一定的误差。误差的表示方法主要有绝对误差绝对误差和相对误差相对误差：绝对误差绝对误差是指仪表的指示值Ax与被测量实际值A0之间的差值，即 A=Ax-A0 7.1.2 7.1.2 测量误差和仪表准确度测量误差和仪表准确度=AA0100%相对误差相对误差是指绝对误差 A与被测量的实际值A0之间的差值，即返回第7章上页下页 目前我国直读式电工测量仪表的准确度分为如表7.1.2所示五个等级。仪表的准确度是按仪表的最大相对额定误差来分级的，即：Am相对额定误差：m=Am100%5.0表7.1.2 各级仪表的最大基本误差仪表的准确度等级仪表的准确度等级基本误差基本误差%0.10.10.20.20.
5、50.51.01.01.51.52.52.55.0返回 Am是仪表的量程(满偏值),Am是可能发生的最大误差。7.1.3 电流、电压和功率的测量1.电流和电压的测量电流和电压的测量测量直流电流常用磁电式电流表测量直流电压常用磁电式电压表第7章上页下页圆柱型铁心FF磁电式仪表的结构示意返回第7章上页下页 测量交流电流常用电磁式电流表，测量交流电压常用电磁电压表。电磁式仪表常采用推斥式结构。可动铁片固定铁片固定线圈电磁式仪表结构示意返回上页下页返回第7章2.2.功率的测量功率的测量 功率的测量常采用功率计直接测量。目前常用的是电动式功率计，它是电动式仪表的一种。固定线圈固定线圈可动线圈FF电动式仪
6、表结构示意i2ii1*+-u功率计接线负载第7章上页下页返回 7.2.1 非电量电测法*7.2非电量电测法和数据采非电量电测法和数据采集系统的组成集系统的组成7.2.2 数据采集系统的组成组成非电量电测法示意图上页下页第7章返回 传感器传感器非非电电量量信信号号信号处理信号处理A/D转换转换 模拟显示模拟显示数字显示数字显示计算机计算机 7.2.1 非电量电测法非电量电测法上页下页第7章返回7.2.2 数据采集系统的组成数据采集系统的组成 传感器1模拟信号1滤波放大1 S/H 1 传感器2模拟信号2滤波放大2 S/H 2A/D微机系统多路转换开关 传感器n模拟信号3滤波放大n S/H n数据采
7、集系统的组成示意图 第7章上页下页返回 7.3.1 有源滤波电路有源滤波电路*7.3 有源滤波器和测量有源滤波器和测量放大电路放大电路7.3.2 测量放大电路测量放大电路第7章上页下页返回 7.3.1 有源滤波电路有源滤波电路定义：定义：滤波电路是一种允许某一指定频率范围内的信号顺滤波电路是一种允许某一指定频率范围内的信号顺利通过，而利通过，而 抑制此频率范围以外的其他频率信号的电路抑制此频率范围以外的其他频率信号的电路分类：分类：（1）按通频带分：高通、低通、带通和带阻；）按通频带分：高通、低通、带通和带阻；（2）按组成元件的性质分：）按组成元件的性质分：无源滤波电路（仅含无源元件无源滤波电
8、路（仅含无源元件R、L、C）有源滤波电路（含晶体管或集成运放等有源元有源滤波电路（含晶体管或集成运放等有源元件）件）特点：特点：与无源滤波电路相比，含有集成运放的有源滤波电与无源滤波电路相比，含有集成运放的有源滤波电路具有放大路具有放大 作用，可以通过运放使输入与负载隔离，并作用，可以通过运放使输入与负载隔离，并且带负载能力强。且带负载能力强。第7章上页下页返回RCRf一阶低通有源滤波电路一阶低通有源滤波电路R1ui负反馈网络负反馈网络同相输入比例同相输入比例放大电路放大电路1.低通有源滤波电路低通有源滤波电路RC滤波环节滤波环节上页下页第7章返回UO.=(1+RfR1)R-jC1-jC1Ui
9、.=(1+RfR1)1+jRCUi.=Af1+j cUi.=Af1+j c11+(c)2=Af arctancH(j)=Ui.UO.H(j)1+(c)2=Af arctan（c（）=）幅频特性相频特性第7章上页下页返回H(j)1+(c)2=Af arctan（c（）=）幅频特性相频特性)(00-4-20.707Af0c H(j)2.高通滤波电路高通滤波电路RCRfR1uiUO.=(1+RfR1)R-jC1Ui.RR-jC1Ui.R=Af1-jUi.=Afc第7章上页下页返回=Af1-j c1H(j)=Ui.UO.H(j)1+(c)2=Af arctan（c（）=）第7章上页下页返回幅频特性相频
10、特性0.707Af0c H(j)(0c 42第7章上页下页返回 7.3.2 测量放大电路测量放大电路 输入电阻高、躁声低、稳定性好、精度及可靠性高、共模抑制比大、线性度好、失调小、并有一定的抗干扰能力。测量放大电路的作用测量放大电路的作用 将传感器送来的微弱信号进行放大，再送到后面电路去处理。对测量放大电路的要求对测量放大电路的要求第7章上页下页返回 用集成运放组成的测量放大电路用集成运放组成的测量放大电路类型：类型：反相输入、同相输入、差分输入的比例运放电路反相输入、同相输入、差分输入的比例运放电路比较：比较：同相输入：输入电阻高，可用作测量放大电路的前同相输入：输入电阻高，可用作测量放大电
11、路的前置级，但易引入置级，但易引入 共模干扰；共模干扰；反相输入：运放输入端为反相输入：运放输入端为“虚地虚地”，短距离测量时，短距离测量时抗抗干扰性能好，远干扰性能好，远 距离测量时，地电阻易距离测量时，地电阻易引入干扰；此外输入电阻低，不易与传引入干扰；此外输入电阻低，不易与传感器相连。感器相连。典型的测量放大电路由三个集成运放构成，如图典型的测量放大电路由三个集成运放构成，如图7.3.7所示。所示。第7章上页下页返回ui1uoR1ui2R1RPR2R2R3R3A1A2A3uo1uo2 用集成运放组成的测量放大电路用集成运放组成的测量放大电路差分放大电路 同相 输入 同相 输入iP第7章上
12、页下页返回ui1uoR1ui2R1RPR2R2R3R3A1A2A3uo1uo2iPuo2uo1=（R1+RPR1+）iP=（1+2R1RP）（ui2ui1）uo=R3R2uo2uo1（）（1+2R1RP）（ui2ui1）=R3R2=ui1ui2Aduo=R3R2（1+2R1RP）iP=ui1ui2RP第7章上页下页返回 7.4.1 模拟开关*7.4 模拟开关和采样模拟开关和采样-保持电路保持电路7.4.2 采样-保持（S/H）电路第7章上页下页返回模拟量转换成数字量通常分四个步骤：模拟量转换成数字量通常分四个步骤：采样、保持采样、保持由采样由采样/保持电路完成保持电路完成量化、编码量化、编码由
13、由A/D转换器完成转换器完成第7章上页下页返回 7.4.1 模拟开关模拟开关 模拟开关用于传输模拟信号，它主要由控制电模拟开关用于传输模拟信号，它主要由控制电路和开关电路两部分组成。路和开关电路两部分组成。主要介绍由主要介绍由CMOS传输门构成的模拟开关和集传输门构成的模拟开关和集成多路模拟开关。成多路模拟开关。构成方式：双极型晶体管电路构成方式：双极型晶体管电路MOS场效应晶体管场效应晶体管第7章上页下页返回UiUoCPCPUDDT1T2CMOS传输门传输门电电路路CPUiT1、T2导通情况导通情况结论结论107VT1导通导通Ui在在0UDD（10V）变化）变化时，时，T1、T2至少有一个至
14、少有一个导通，使信号从输入端导通，使信号从输入端传到输出端，传到输出端，UO=Ui310VT2导通导通37VT1、T2同时导通同时导通0010VT1、T1同时截止同时截止开关断开、信号不能从开关断开、信号不能从输入端传到输出端。输入端传到输出端。工作原理：工作原理：假设假设T1、T2管的开启电压的管的开启电压的绝对值为绝对值为3V，输入电压，输入电压Ui的变的变化范围为化范围为010V，CP=1 时认为时认为CP端加了端加了10V电压。电压。第7章上页下页返回UiUoCPCPUDDT1T2CPUoUiCPTGCMOS传输门传输门电电路路图图形形符符号号注意：注意：由于由于MOS管的漏极和源极在
15、结构上完全一样，可管的漏极和源极在结构上完全一样，可以互换，故传输门具有双向传输的特性，即以互换，故传输门具有双向传输的特性，即Ui和和Uo可可以互换。以互换。第7章上页下页返回电电路路图图形形符符号号模拟开关模拟开关UoUiTG1DDUiUo模拟开关的结构：模拟开关的结构：由一个传输门加一个反相器构成。由一个传输门加一个反相器构成。模拟开关的工作原理：模拟开关的工作原理：当控制信号当控制信号D=1时，模拟开关接通，使时，模拟开关接通，使Ui=Uo；当控制信号当控制信号D=0时，模拟开关断开。时，模拟开关断开。第7章上页下页返回电电路路图图形形符符号号单刀双掷模拟开关单刀双掷模拟开关工作原理：
16、工作原理：当控制信号当控制信号D=1时，时，传输，传输，Uo=Ui；当控制信号当控制信号D=0时，时，传输，传输，Uo=Ui。可以通过控制端来控制信号可以通过控制端来控制信号Ui是传输到是传输到Uo还是还是Uo。UoUiTG1DTGUoDUiUoUo第7章上页下页返回多路转换开关多路转换开关集成多路模拟开关集成多路模拟开关作用：作用：用于多选一用于多选一种类：种类：常见的有四选一、八选一、十六选一等类型。常见的有四选一、八选一、十六选一等类型。例子：例子：集成块是一个八选一多路开关。集成块是一个八选一多路开关。它主要由逻辑电平转换电路、地址译码电路、开关通道它主要由逻辑电平转换电路、地址译码电
17、路、开关通道三部分组成。三部分组成。为禁止端，当其为高电平时，八个通道全部不通；为禁止端，当其为高电平时，八个通道全部不通；当其为低电平时，相应的输出各通道。当其为低电平时，相应的输出各通道。第7章上页下页返回 CC4051模拟开关模拟开关CBA30UDD123456781615141312111091246COMMON75INHUEEUSSCC4051ABCINH电平转换电路译译 码码 电电 路路12345670输出输出COMMON第7章上页下页返回7.4.2 采样采样-保持保持（S/HS/H）电路电路采样-保持电路的基本概念采样采样/保持电路的作用：保持电路的作用：若被测信号是快速变化的，
18、则应在若被测信号是快速变化的，则应在A/D转换前加采转换前加采样样/保持电路，使某一时刻采样到的被测信号，可以保保持电路，使某一时刻采样到的被测信号，可以保持一段时间不变，让持一段时间不变，让A/D 变换具有足够的时间进行变换，变换具有足够的时间进行变换，送给计算机。送给计算机。第7章上页下页返回采样采样/保持电路的设计思想：保持电路的设计思想：采样采样/保持电路应由采样脉冲控制。在采样状态时，保持电路应由采样脉冲控制。在采样状态时，电路的输出跟随模拟电压变化电路的输出跟随模拟电压变化 在保持状态时，保持前一在保持状态时，保持前一次采样结束瞬间的模拟电压，直至下一次采样。次采样结束瞬间的模拟电
19、压，直至下一次采样。采样定理（香农定理）：采样定理（香农定理）：为保持信号的不失真，必须满足：为保持信号的不失真，必须满足：fs 2 fimax 其中：其中：fs 采样频率；采样频率；fimax 输入信号最高频率分量输入信号最高频率分量的频率。的频率。第7章上页下页返回uoA2CuiA1uc（t）（t）（t）输入缓冲输入缓冲 放大器放大器模拟开关模拟开关 输出缓冲输出缓冲 放大器放大器保持电容保持电容采样-保持电路示意图第7章上页下页返回采样-保持电路波形图0采采样样采采样样采采样样保保持持保保持持uiucuo（t）（t）（t）00ttt工作原理：工作原理：（1）Uc（t）高电平时，开）高电平
20、时，开关关S闭合，属采样时间，闭合，属采样时间，Ui（t）通过通过A1对保持电容快速充电，对保持电容快速充电，Uo跟随跟随 Ui的变化而变化。的变化而变化。（2）Uc（t）低电平时，开）低电平时，开关关S断开，属保持时间，电容断开，属保持时间，电容电压保持着开关断开瞬间的输电压保持着开关断开瞬间的输入电压值，入电压值，Uo=Ui（nT），此），此值一直保持到下一次采样值一直保持到下一次采样 状态状态开始为止。开始为止。第7章上页下页返回 7.5.1 T型电阻网络型电阻网络D/A转换器转换器7.5 数数/模模(D/A)转换器转换器7.5.2 集成集成D/A转换器举例转换器举例D/A的功能：将数字
21、信号转换成模拟信号，它通常将数字信号转换成模拟信号，它通常 用于系统里对外部设用于系统里对外部设 备实现控制操作备实现控制操作 的输出通道中。的输出通道中。上页下页第7章返回7.5.1 T型电阻网络型电阻网络D/A转换器转换器T型电阻D/A变换器的工作原理：由输入二进制数码的各位分别控制相应的模拟由输入二进制数码的各位分别控制相应的模拟开关，通过电阻网络得到一个与二进制数码各位的开关，通过电阻网络得到一个与二进制数码各位的权值成比例的电流，再经过运放求和，转换成与输权值成比例的电流，再经过运放求和，转换成与输入二进制码成比例的模拟电压输出。入二进制码成比例的模拟电压输出。D/A的组成框图上页下
22、页第7章返回 T型电阻网络型电阻网络D/A转换器转换器 梯形电阻网络梯形电阻网络A、B、C、D任意一点，其任意一点，其右边的电阻网络等效右边的电阻网络等效电阻均等于电阻均等于R 。当当 D=0时时 S接右边（接地）接右边（接地）；当；当 D=1时时 S 接左边（虚地）。接左边（虚地）。基准电源基准电源并行数字输入并行数字输入上页下页第7章电电子子开开关关模拟信号输出模拟信号输出RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIRfUO8ABCDIo1Io2+_返回RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIUO8ABCD
23、Io1Io2_+当当 D=0D=0时时S S 接地；当接地；当 D=1D=1时时S S 接接“地地”（虚地），（虚地），T型电阻网络的等效电路型电阻网络的等效电路即不论模拟开关接到左边还是右边，电阻2R一端总是零电位。其等效电路如图：第7章上页下页RRUREFII=UREFR 梯形电阻网络A、B、C、D任意一点，其右边的电阻网络等效电阻均等于R。返回I=UREFR 上页下页第7章RRR2R2R2R2RI0I1I2I3UREFIABCDI0I1I2I3343222III2432222III1421222III0410222III2RRRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D
24、1D2D3UREFIRfUO8ABCDIo1Io2+_Io1 =I3I2I1I0+=（D3 23+D2 22+D12124I+D020）UO=Rf I01=（D3 23+D2 22+D12124Rf I+D020）UO=(D3 23+D2 22+D121+D020)UREF Rf24 RUO=(Dn-1 2n-1+Dn-2 2n-2+D121+D020)UREF Rf2n R返回上页下页第7章 D/A的主要技术参数的主要技术参数 是指最小输出电压（是指最小输出电压（对应的输入二进制数为对应的输入二进制数为1 1 ）与最大）与最大输出电压输出电压(对应的输入二进制数的所有位全为对应的输入二进制数
25、的所有位全为1 1)之比。之比。例如十位数模转换器的分辨率为：例如十位数模转换器的分辨率为：分辨率分辨率=1/（2n-1）表示实际输出的电压值与理想的输出电压值之间的差别。表示实际输出的电压值与理想的输出电压值之间的差别。从数码输入到模拟电压稳定输出间的时间称为转换速度。从数码输入到模拟电压稳定输出间的时间称为转换速度。1210-10.001 分分 辨辨 率率:转换精度转换精度：转换速度转换速度：返回 CC7520 7520 外部引脚图外部引脚图 Iout1、Iout2：电流输出端：电流输出端RF：反馈信号输入端：反馈信号输入端UDD：电源输入端，：电源输入端，5 10VGND：接地端：接地端
26、UREF：基准电源，：基准电源，10V +10V上页下页第7章 CC7520 D/A转换器转换器 CC7520是10位CMOS电流开关型D/A转换器，其结构简单，通用性好。片内只含倒T型电阻网络、电子开关和反馈电阻RF，应用时外部要接参考电压源和运算放大器。引脚功能引脚功能D9D0：数字信号输入端：数字信号输入端Iout1Iout2GNDD9D8D7D6D5D4D3D2D1D0UDDUREFRF123456781615141312111097.5.2 集成集成D/A转换器举例转换器举例返回上页下页第7章 CC7520 D/A转换器应用电路转换器应用电路12341615141312CC7520D
27、0D1D9UREFUDD+_U0UO=(D9 29+D8 28+D121+D020)UREF 210 返回 程控三角波程控三角波/方波发生器方波发生器D8D7D0+_U01123416151413CC752056D9_+UREF+15VU02A1A2UO2UO1第7章上页下页返回1kR1R2CDZ10k20k第7章上页下页返回 7.6.1 逐次逼近型逐次逼近型A/D转换器转换器7.6 模模/数数(A/D)转换器转换器*7.6.2 双积分型双积分型A/D转换器转换器概述概述上页下页第7章返回 A/D 转换器的作用是将输入的模拟电压数字化。直接转换器：主要分为 两大类：间接转换器：逐次逼近型、并联
28、比较型等单积分型、双积分型等概述：概述：7.6.1 逐次逼近型逐次逼近型A/D转换器转换器顺顺序序砝码重量砝码重量 比较判断比较判断 砝码去砝码去留留18g 8g13g 留留 1 128g+4g 12g13g 去去 0 048g+4g+1g 13g=13g 留留 1 1逐次逼近的基本思想：逐次逼近的基本思想：转换过程类似于天平称重，从转换过程类似于天平称重，从最重的砝码开始依次放到天平盘中，直到天平平衡，最重的砝码开始依次放到天平盘中，直到天平平衡，将盘中砝码值相加即得物体重量，只是将盘中砝码值相加即得物体重量，只是A/D转换器是用转换器是用一套二进制基准电压代替砝码。一套二进制基准电压代替砝
29、码。上页下页第7章返回 结果表示结果表示逐次逼近型逐次逼近型A/D转换器原理框图转换器原理框图上页下页第7章返回电电压压比比较较器器输出数字量输出数字量模拟信号输入模拟信号输入参考电压参考电压逐次逼逐次逼近寄存器近寄存器D/A 转换器转换器节节拍拍脉脉冲冲发发生生器器输输 出出 寄存器寄存器CP逐次逼近型逐次逼近型A/D转换器原理转换器原理上页下页第7章返回A/D转换过程如下：转换过程如下：1）开始前，将输出各位置）开始前，将输出各位置0。2）转换开始，由节拍脉冲发生器将逐次逼近寄存器的）转换开始，由节拍脉冲发生器将逐次逼近寄存器的最高位置最高位置1，输出变为，输出变为100.0，此数码经，此
30、数码经D/A转换器转转换器转换成相应的模拟电压换成相应的模拟电压US，送到比较器与输入电压送到比较器与输入电压Ux进行比较。进行比较。若若UxUS，说明数字量不够大，应将最高位的，说明数字量不够大，应将最高位的1保留；保留；若若UxUS，表明数字量过大，应将最高位的，表明数字量过大，应将最高位的1清除。清除。3）按同样的方法将逐次逼近寄存器的次高位置）按同样的方法将逐次逼近寄存器的次高位置1，并经，并经过比较确定这个过比较确定这个1是否应该保留。是否应该保留。4）依次类推，逐位比较，直到最低位。）依次类推，逐位比较，直到最低位。5）将结果存入输出寄存器。）将结果存入输出寄存器。四四位位D/A转
31、转换换器器1D QCD QCD QCD QC+C4C3C2C1C0SDJKRDCQ0SDJKRDCQ1SDJKRDCQ2SDJKRDCQ3+Ui=5.52V比较器节节拍拍脉脉冲冲发发生生器器时钟脉冲数码寄存器d3d2d1d0上页下页第7章返回逐次比较寄存器U0U+U+JKU0=(d323+d222+d121+d020)24URCC0C2C1C3C40 01 1000UR=8VU0=4V1 10 00 00 00 00 010 01 11 11 10 01 11 1U0=5VU0=6V0 01 1U0=5.5V四位逐次逼近型四位逐次逼近型A/DA/D转换器转换器D/A顺序顺序d3 d2 d1 d
32、0UA/V比较比较该位该位1 1的去留的去留11 1 0 0 0 0 0 04UAUI1 1 0 0 1 1 0 035UAUI1 1 0 0 1 1 1 145.5UAUI留留去去留留留留UA逼近逼近UI的波形的波形四位逐次逼近型四位逐次逼近型ADC的的转换过程转换过程UA逼近逼近U1的波形的波形上页下页第7章5.52O512346UA/V2341脉冲顺序返回集成集成A/D芯片芯片ADC0801ADC0801外引脚图外引脚图ADC0801各管脚功能各管脚功能：上页下页第7章 UIN(+)、UIN(-)：模拟量输入端：模拟量输入端D0 D7：八位数字信号输出端：八位数字信号输出端UCC：电源端
33、，：电源端，UCC=5VDGND：数字地端：数字地端AGND：模拟地端：模拟地端CS：片选信号，低电平有效：片选信号，低电平有效RD：读出端，：读出端，低电平有效低电平有效WD：写入端，低电平有效：写入端，低电平有效CLKIN：外部时钟脉冲输入端：外部时钟脉冲输入端CLKR：内部时钟脉冲端：内部时钟脉冲端INTR：输出控制端：输出控制端返回上页下页返回第7章*7.6.2 双积分型双积分型A/D转换器转换器 双积分型A/D转换器属于电压时间变换的间接A/D转换器。基本原理是将一段时间内的输入模拟电压 Ui 和参考电压UR 通过两次积分，变换成与输入电压平均值成正比的时间间隔，再变换成正比于输入模
34、拟信号的数字量。上页下页返回第7章UiURABS1RS2Cuo积分器比较器CP数字量输出数字量输出_+计数器控制逻辑电路_+&脉冲发生器+A1A2双积分型A/D转换器原理图上页下页返回第7章CPuottt000UPT1T2DoutURUiABS1RS2Cuo积分器比较器CP数字量输出数字量输出_+计数器控制逻辑电路_+&脉冲发生器+A1A2 1.定时采样阶段：定时采样阶段：S1合向A侧，从0开始对Ui积分。01dtoiuU tRC A/D转换器的工作波形转换器的工作波形上页下页返回第7章CPuottt000UPT1T2DoutURUiABS1RS2Cuo积分器比较器CP数字量输出数字量输出_+
35、计数器控制逻辑电路_+&脉冲发生器+A1A2 t=T1=2nTC时，S1合向B侧，停止采样。t=t1积分器输出为A/D转换器的工作波形转换器的工作波形UP=-RCT1Ui=-RCTCUi2n上页下页返回第7章CPuottt000UPT1T2DoutURUiABS1RS2Cuo积分器比较器CP数字量输出数字量输出_+计数器控制逻辑电路_+&脉冲发生器+A1A2 2.比较读数阶段：比较读数阶段：t T1时，时，积分器的输出电压UPuo=-RC1（U R）tT1dtDout=2nU RUi模数转换器的主要技术指标模数转换器的主要技术指标分分 辨辨 率率 以输出二进制的位数表示分辨率以输出二进制的位数
36、表示分辨率。位数越多,误差越小,转换精度越高。转换速度转换速度 它是指完成一次转换所需的时间。它是指完成一次转换所需的时间。转换时间是指从接到转换控制信号开始到输出端得到稳定的数字输出信号所经过的这段时间。相对精度相对精度 它是指实际的各个转换点偏离理想特性的误差它是指实际的各个转换点偏离理想特性的误差。在理想情况下，所有的转换点应当在一条直线上。上页第7章返回下页数码显示电路计算机系统A/D转换电路模拟开关放大滤波电路*7.7 7.7 非电量测量系统举例非电量测量系统举例上页下页返回温度测量系统原理框图：温度信号1温度信号2信号采集电路说明说明：一般A/D转换后的数字信号直接送给计算机系统处
37、理、显示、传输、打印和实现各种控制功能。本例中，用数码显示电路替代微机。第7章上页下页返回5VAD590R12k35.7k9k35.7k2k1k3 3C 0.1F+5VS1-S3R3R2R4R2R3R42k2k9k+_A0OP077.2kUx84AD584115VUR+10VR1测温系统电路图测温系统电路图1COMMANCC4051INHABC01模拟模拟开关开关 基基准电准电源源 信信号采号采集集 放大滤放大滤 波电路波电路第7章上页下页返回第7章123CC1403UREFEOCDUUAGUx+5VRD20k2VUxR1C1C01C02R1/C10.1F0.1F470kCLKICLKO300
38、kABCDLTLEBICC4511+5V-5VORQ0Q1Q2Q3USSUDD R7 71001007 7ROPRM20021513141216+5V912345CC14138DS4DS3DS2DS1测温系统电路图测温系统电路图2CC14433 A/D转转换器换器位选择位选择 驱动器驱动器 译码器译码器1.信号采集电路信号采集电路 温度传感器AD590，二端式集成温度电流传感器。测温范围：55150，精度0.3 使用直流电源范围4V30V 线性电流输出：1A/K注意：AD590测量的是热力学温度K。K=C+273.2上页下页返回第7章2.模拟开关模拟开关 采用八选一多路模拟开关CC4051,可
39、巡回监测8路被测温度信号 通过开关S1、S2、S3控制CC4051地址输入端A、B、C的电平，以选择通道。本系统以2路被测温度信号为例。上页下页返回第7章上页下页返回7.2kR1R235.7k2kR3R42k9kUx5V+10VI1I2IT3.放大电路放大电路AD590一路信号的放大电路一路信号的放大电路由图可知：由图可知：21IIIT又又2121110RRRRUIR，4320RRUIx则：则：432110RRUIRRxT)(10(4321RRRRIUTxVIUTx361010)102.273(调调R20.9k，R3=1k,00时，时，IT=273.210-6A,Ux=0;故故温度升高温度升高
40、1，Ux增加增加10mV。第7章4.A/D转换和显示电路转换和显示电路上页下页返回第7章 由CC14433A/D片、驱动LED的译码显示器CC4511和位选择驱动器CC1413组成。（1 1）CC14433A/D转换器转换器 积分电阻R1=470k，积分电容C1=0.1F，时钟频率66kHz，采样速率4.16次/秒，显示更新数据输入端DU与转换结束信号端EOC直接相连，以使A/D转换器不断显示更新的数据。上页下页返回（2）CC4511译码器译码器四位锁存器四位锁存器七段译码电路七段译码电路驱动器驱动器LEBILTABCDabcdefgCC4511结构框图结构框图UDDfgabcdeABCLTB
41、ILEDGND12345678CC4511161514131211109CC4511引脚排列引脚排列LE=1时，保持原有锁存的BCD码不变；LE=0时，输入的BCD码直接输出。LT=0时，ag全亮，显示 8；BI=0时，ag全暗，无字形显示。本例中，当输入电压超出量程时，电路置BI为0。第7章上页下页返回（3 3）CC1413位驱动器位驱动器I1GND12345678CC1413161514131211109O1O2O3O4O5O6O7UDDI2I3I4I5I6I7CC1413引脚排列引脚排列 本例中用了其中5个反相器。一个控制符号位，四个控制数字位。引脚I2I5接DS1DS4，接收选通脉冲，控制四个数码管的阴极，使轮流显示。每瞬时仅一位工作，使功耗下降。第7章（4 4）LED数码管数码管 5个数码管，共阴极连接，用以显示符号位、千位、百位、十位和个位。百、十、个位的数码管ag七段都接至CC4511的七个输出端。小数点发光管设置在十位数码管上，始终点亮。Q2=0时，点亮符号位g段，显示“”号。反之不亮，符号位无显示。上页下页返回第7章小结小结上页下页返回第7章 该测温系统调试简便，测量精度较高。受AD590限制，测量温度范围有限。随温度范围扩大，温度传感器非线性程 度越严重，必须修正以保证足够的精度。
