多功能DMM設(shè)計(jì)

　　根據(jù)f/V轉(zhuǎn)換原理，DMM把被測(cè)信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)換 成直流電壓來(lái)測(cè)量，原理框圖如圖3。具體電 路如圖4。

。T固定，觸發(fā)頻率越高，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的脈沖數(shù)越多，就越大。這表明與f嚴(yán)格成正比。為了使測(cè)量頻率值與直流電 壓值數(shù)字相等，可調(diào)節(jié)R5值。如果用200mV的直流檔作為頻率檔，頻率的最大值為200kHz 。為了擴(kuò)大測(cè)量范圍，在前級(jí)使用10，100和1000三種分頻器，這樣，頻率測(cè)量范圍可達(dá)200 MHz。由于555的2腳輸入信號(hào)有效值的范圍為100mV～10V，為了提高測(cè)量范圍，在前級(jí)加了 電壓放大和衰減器；由于測(cè)量信號(hào)的頻率可能很高，放大和衰減器都應(yīng)采取頻率補(bǔ)償電路， 實(shí)現(xiàn)最佳補(bǔ)償。整形和緩沖電路是將放大或衰減的輸入信號(hào)變成沿口陡峭的矩形脈沖，以便 進(jìn)行f/V變換。

　　圖5是測(cè)量多種標(biāo)準(zhǔn)交流信號(hào)有效值的一種電路圖。 圖中C1是峰值保持電容，D是檢波二極管，R1(R2)是分壓電阻，其與DMM的輸入阻抗R IN串聯(lián)，作為檢波器的負(fù)載，C2是高頻載波濾波電容。信號(hào)在正半周時(shí)D導(dǎo)通，Vi通過(guò)D對(duì)C1充電。設(shè)檢波二極管的導(dǎo)通電阻為RD，信號(hào)源內(nèi)阻為Ri，則充電的時(shí)間常數(shù)為τ1=(Ri+RD)C1。由于RD和Ri的值都很小，所以τ1的值極小，也就是說(shuō)在極短的時(shí)間內(nèi)C1上的電壓就到達(dá) 信號(hào)的峰值。而在信號(hào)的負(fù)半周時(shí)，D截止，C1上的電壓向負(fù)載放電。放電時(shí)間常數(shù)為τ2=(RIN
　
周 期T，即可認(rèn)為在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)C1上的電壓保持不變。因此檢波器上的輸出電 壓就是被測(cè)信號(hào)的峰值。由于R1(R2)和RIN構(gòu)成分壓器，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的波峰因 數(shù)KP，則能把標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的峰值轉(zhuǎn)換成信號(hào)的有效值。標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，三 角波和方波的KP分別為和1 。DMM的輸入阻抗RIN是恒定的。若RIN為10MΩ，分別取R1，R2為4.14MΩ，7.32MΩ時(shí)，開(kāi)關(guān)K分別置于1、2、3時(shí)DMM的DCV分別對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，方波和三角波的有效值。這樣就把峰值電壓巧妙地轉(zhuǎn)換成了有效值。為了提高測(cè)量上限頻率，應(yīng)將這些器件做成一個(gè)高頻探頭并將其放在絕緣良好的電工膠木筒內(nèi)，C1應(yīng)焊在探針上，以減小分布電容的影響。為了提高測(cè)量準(zhǔn)確度，R1(R2)的精度要在0.2級(jí)以上，C2的絕緣電阻應(yīng)大于10GΩ。經(jīng)這樣處理過(guò)的DMM最高信號(hào)頻率可以達(dá)到50MHz左右，可以 滿(mǎn)足大多需要。?

　　擴(kuò)展設(shè)計(jì)的DMM不僅可以進(jìn)行在線(xiàn)測(cè)量及自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換，而且可以當(dāng) 作晶體管毫伏表和頻率計(jì)使用，電路也比較簡(jiǎn)單，對(duì)從事電子技術(shù)工作的工作者有較高的實(shí) 用價(jià)值。