多功能DMM設(shè)計(jì)

　　根據(jù)f/V轉(zhuǎn)換原理，DMM把被測信號的頻率轉(zhuǎn)換 成直流電壓來測量，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)大測量范圍，在前級使用10，100和1000三種分頻器，這樣，頻率測量范圍可達(dá)200 MHz。由于555的2腳輸入信號有效值的范圍為100mV～10V，為了提高測量范圍，在前級加了 電壓放大和衰減器；由于測量信號的頻率可能很高，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變成沿口陡峭的矩形脈沖，以便 進(jìn)行f/V變換。

　　圖5是測量多種標(biāo)準(zhǔn)交流信號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。信號在正半周時(shí)D導(dǎo)通，Vi通過D對C1充電。設(shè)檢波二極管的導(dǎo)通電阻為RD，信號源內(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，也就是說在極短的時(shí)間內(nèi)C1上的電壓就到達(dá) 信號的峰值。而在信號的負(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 壓就是被測信號的峰值。由于R1(R2)和RIN構(gòu)成分壓器，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)信號的波峰因 數(shù)KP，則能把標(biāo)準(zhǔn)信號的峰值轉(zhuǎn)換成信號的有效值。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)，開關(guān)K分別置于1、2、3時(shí)DMM的DCV分別對應(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。為了提高測量準(zhǔn)確度，R1(R2)的精度要在0.2級以上，C2的絕緣電阻應(yīng)大于10GΩ。經(jīng)這樣處理過的DMM最高信號頻率可以達(dá)到50MHz左右，可以 滿足大多需要。?

　　擴(kuò)展設(shè)計(jì)的DMM不僅可以進(jìn)行在線測量及自動(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，電路也比較簡單，對從事電子技術(shù)工作的工作者有較高的實(shí) 用價(jià)值。