数字电压表
数字电压表的概述
数字电压表的概述数字电压表是一种用来测量电路中的电压的仪器。
它可以用来测量直流电压和交流电压，广泛应用于电子工程、电力工程、通信工程等领域。
数字电压表具有精确度高、测量范围广、操作简单等优点，成为现代电子测量仪器中不可或缺的一部分。
数字电压表的基本原理是将被测电压转换为与之成正比的电流或电荷，再通过电路进行放大和处理，最后将结果显示在数字显示屏上。
数字电压表的核心部件是模拟到数字转换器(ADC)，它负责将模拟电压转换为数字信号，并传递给数字处理单元进行处理和显示。
数字电压表通常还配备了保护电路，以防止电压过高或过低对仪器造成损坏。
数字电压表具有很高的精确度，通常可以达到0.1%甚至更高的精度。
这意味着在测量电压时，数字电压表的误差非常小，可以提供可靠的测量结果。
数字电压表的测量范围也很广，可以覆盖几毫伏到几千伏的电压范围，满足不同应用场景的需求。
数字电压表操作简单，通常只需要将测量引线连接到被测电路的正负极，然后选择合适的量程和测量模式，即可进行测量。
数字电压表的显示屏通常会显示电压数值和量程单位，方便用户直观地读取测量结果。
一些高级的数字电压表还具有自动量程切换、数据记录、峰值保持等功能，进一步提高了测量的便利性和灵活性。
数字电压表的应用非常广泛。
在电子工程中，数字电压表被用来测量电路中各个节点的电压，以验证电路设计的正确性。
在电力工程中，数字电压表可以用来测量电力系统中的电压变化，以监测电网的稳定性。
在通信工程中，数字电压表可以用来测量通信设备中的电压信号，以确保通信质量的稳定性。
总的来说，数字电压表是一种精确、方便、实用的电子测量仪器。
它的出现极大地简化了电压测量的过程，提高了测量的准确性和效率。
数字电压表在各个领域都有着广泛的应用，为工程师和技术人员提供了强大的测量工具。
随着科技的不断发展，数字电压表也在不断创新和改进，将会有更多的功能和特性加入进来，进一步满足不同领域的测量需求。
第5章数字电压表
∫
代入
T2 UX = Ur T1
第18页
电子测量原理
二、A/D转换原理 2. 双积分式ADC （2） 工作过程
5.4 直流电压的数化测量与A/D转换
③对参考电压反向定值积分（t2～t3） 由于T1、T2是通过对同一时钟信号（设周期T0）计数 得到（设计数值分别为N1、N2），即T1 = N1T0，T2 = N2T0， 于是 N2 UX = Ur = eN2 N1 e=
第12页
…
…
A/D 转换 结果 N
电子测量原理
二、A/D转换原理 1. 逐次逼近比较式ADC （2） 原理框图
5.4 直流电压的数化测量与A/D转换
SAR的最后输出即是A/D转换结果，用数字量N表示。
最后的D/A转换器输出已最大限度逼近了Ux，且有：
A/D转换结果的数字量 A/D输入电压
UX =
N ×Ur 2n
二、A/D转换原理 1. 逐次逼近比较式ADC （2） 原理框图
+
5.4 直流电压的数化测量与A/D转换
UX
¯
比较器
逐次逼近移位 START 寄存器（SAR） MSB
2-1 LSB 2-n D/A转换器
CLK
图中： SAR为逐次逼近移位寄存器，在时钟CLK作用下，
对比较器的输出（0或1）每次进行一次移位， 移位输 出将送到D/A转换器，D/A转换结果再与Ux比较。
读数误差 满度误差
显示位数1999/2000个字求得
=±（%+% Um ） UX UX 其中：UX为被测电压读数；Um为满刻度值。 示值（读读数）相对误差： =
数字电压表的介绍
数字电压表的介绍数字电压表是一种用于测量电压的电子仪器，它可以将电压转换为数字信号，并显示在数字显示屏上。
数字电压表具有精度高、测量范围广、易于读数等优点，因此在电子工程、电力工程、通信工程等领域得到了广泛应用。
一、数字电压表的分类数字电压表按照测量范围和精度的不同，可以分为模拟式数字电压表和数字式数字电压表两种。
模拟式数字电压表是一种将电压信号转换为模拟信号，再通过模拟电路进行处理，最终显示在指针式表盘上的电压表。
它的优点是测量范围广，但精度相对较低。
数字式数字电压表是一种将电压信号直接转换为数字信号，并通过数字电路进行处理，最终显示在数字显示屏上的电压表。
它的优点是精度高、测量范围广、易于读数等。
二、数字电压表的工作原理数字电压表的工作原理是将待测电压信号通过电路转换为数字信号，再通过数字电路进行处理，最终显示在数字显示屏上。
数字电压表的输入电路通常由一个电阻分压器和一个运算放大器组成。
电阻分压器将待测电压信号分压为适合于运算放大器输入的电压信号，运算放大器将输入信号放大并转换为数字信号，再通过数字电路进行处理，最终显示在数字显示屏上。
三、数字电压表的使用方法数字电压表的使用方法相对简单，只需将待测电压信号接入数字电压表的输入端，选择合适的测量范围和测量模式，即可读取电压值。
在使用数字电压表时，需要注意以下几点：1.选择合适的测量范围和测量模式，避免超出数字电压表的测量范围和精度。
2.在测量直流电压时，需要注意电压的正负极性，避免误读电压值。
3.在测量交流电压时，需要选择合适的测量模式，避免误读电压值。
4.在测量高电压时，需要使用专门的高压探头，避免电击危险。
四、数字电压表的应用领域数字电压表广泛应用于电子工程、电力工程、通信工程等领域，常用于测量电路中的电压、电流、电阻等参数。
在电子工程中，数字电压表常用于测量电路中的电压、电流、电阻等参数，以确保电路的正常工作。
在电力工程中，数字电压表常用于测量电力系统中的电压、电流、功率等参数，以确保电力系统的正常运行。
直流数字电压表 原理
直流数字电压表原理
直流数字电压表是一种测量直流电压的仪器。
其工作原理基于安培定律和欧姆定律。
安培定律表明，在一段电路中，电流的大小与通过该电路的电压成正比。
欧姆定律则说明了电流与电阻之间存在着一种线性关系，即电流等于电压除以电阻。
直流数字电压表利用这两个定律来测量直流电压。
在测量过程中，它通过将待测电压与已知电阻串联，通过分压的原理来测量电压的大小。
具体来说，直流数字电压表内部包含一个系列的电阻，这些电阻可通过旋钮来选用。
当待测电压施加到测量端口上时，电压会通过选用的电阻产生分压作用，使得仪表内部的电路中流过的电流减小。
测量电路中的电流经过放大和转换后，传递给数字显示部分。
数字显示部分将接收到的电流信号转换为对应的电压值，并将其显示在屏幕上。
由于数字显示部分已经预先校准，所以在测量过程中，我们可以直接看到数字显示屏上的数值，从而得知待测电压的大小。
总的来说，直流数字电压表通过选取不同的电阻来实现电压的分压，并通过数字显示部分将分压形成的电流信号转换成相应的电压值，从而实现对直流电压的测量。
数字式电压表原理
数字式电压表原理
数字式电压表是电力学研究的重要仪器，它具有高精度、高稳定性、可控，易于使用等优点，使其成为电力学研究和教学中必不可少的工具。
数字式电压表可用于测量静态和动态信号，其原理是将所测量的电压值转变成数字信号，以便显示和保存。
因此，了解数字式电压表的原理对于使用它们进行精密测量是很有必要的。
数字式电压表的原理主要是利用双稳态技术，结合信号采集和处理的技术。
该电压表的核心部件是一个不断改变的开关，它可以实现对电压的检测、测量和调整。
当电压值发生变化时，该开关会自动响应，从而改变输出模拟信号。
所产生的模拟信号将传入逻辑处理电路，通过多次数字转换，最终输出一组数字信号，从而实现对电压的测量和显示。
数字式电压表的信号采集和处理部件，一般由电压放大器、模拟信号处理电路、数字信号处理电路和显示部件等组成。
电压放大器可以放大原始电压信号，模拟信号处理电路可以过滤和重新调整电压信号，数字信号处理电路可以将调整后的模拟信号进行数字转换，经过多次转换可以得到一组完整的数字信号，最后显示部件将该数字信号显示出来。
此外，数字式电压表还具备其他功能，如阈值检测、报警、信号缓冲和回传等，可以有效地控制和管理数字式电压表的测量过程，确保测量的准确性。
以上就是数字式电压表的主要原理介绍，仪器的可靠性，仪器的
稳定性和仪器的准确性对量测有很大的影响，因此，在数字式电压表的操作和维护中应特别注意。
熟练掌握电压表的使用原理，可以更好地保障测量结果的准确性和可靠性，为实验室质量保证作出重要贡献。
数字电压表的 原理
数字电压表的原理
数字电压表是一种用于测量电压的仪器，其原理基于电压与电流成正比的基本物理原理。
在数字电压表中，电压信号首先被传感器或电路转换成电流信号，然后通过放大和滤波等处理，将电流信号转换为与输入电压成比例的电压信号。
具体来说，数字电压表中常使用的转换器是模数转换器（ADC）。
ADC通过将连续的模拟电压信号转换成离散的数
字信号，实现电压的精确测量。
数字电压表的测量过程一般分为三个步骤：采样、量化和显示。
首先，在采样过程中，电压信号会被离散地采集并以一定的频率进行抽样。
然后，量化过程将采样的电压信号转换为离散的数字代码，通常通过把连续的电压范围划分为若干个离散的电压级别来实现。
最后，通过数字显示装置将量化后的数字代码转换为对应的实际电压值，并以数字形式显示出来。
数字电压表的测量精度与其分辨率相关。
分辨率是指数字电压表能够显示的最小电压变化量。
通常情况下，数字电压表的分辨率与它的量程有关，量程越大，分辨率越小。
通过增加测量电压的位数，可以提高数字电压表的分辨率和精度。
总的来说，数字电压表的原理是基于电压与电流之间的关系，通过将电压信号转换成数字信号并显示出来，实现对电压的精确测量。
数字电压表工作原理
数字电压表工作原理
数字电压表是一种用于测量电压的电子仪器。
它的工作原理基于模拟到数字转换技术，将输入的连续变化的电压信号转换为数字信号，通过数字显示器显示出来。
数字电压表的主要组成部分包括输入部分、模数转换器（ADC）、显示部分和控制部分。
首先，输入部分将待测电压信号输入到模数转换器中。
在输入部分，可能还包括电压分压器等电路，用于将输入电压的幅值范围限定在模数转换器可处理的范围内。
然后，模数转换器将模拟电压信号转换为数字信号。
模数转换器一般采用逐次逼近型（SAR）或者积分型（ΔΣ）转换器。
逐次逼近型转换器通过逐步逼近输入电压的幅值，得到与之对应的数字码。
积分型转换器则通过积分输入电压，得到数字码。
接着，数字信号经过处理后，传输到显示器中。
在数字电压表中，显示器通常采用数码管、液晶显示模块或者LED等显示
技术。
数字信号经过解码后，根据每个数字的编码显示相应的数字。
最后，控制部分用于控制整个测量过程和显示操作。
控制部分包括按键、微处理器等。
按键用于设置、控制测量功能和显示方式。
微处理器则进行信号处理、数据计算和显示控制等操作。
综上所述，数字电压表的工作原理是通过模拟到数字转换技术，
将输入的连续变化的电压信号转换为数字信号，并通过数字显示器显示出来。
这种工作原理保证了数字电压表的测量精度和可靠性。
数字电压表与数字多用表
R U x2 7 T C 0 U R N 2 7 C N 1 T 0 2 U 7 R NN 2 C T 0 0
整理，得 U x 2 1 U N 4 N 1 N 2 2 1 U N 4 N
对UN的反向积分分成一次粗积分和一次精积分。这样做的目 的是缩短积分时间，并保证原有的准确度。
抗干扰性差： 间接式：转换速度慢；
抗干扰性强；
主要技术特性： • 量化误差； • 模拟误差；
偏移误差； 增益误差； 非线性误差； • 转换时间；
偏移误差 增益误差 非线性误差
一 、逐次逼近式A/D转换器 基于电位差计原理。
D/A转换
标准电压源
输入
比较器 输入电路
数码寄存器 脉冲分配器
译码显示器
时钟
• 各量程的测量范围、误差大小； • 超量程能力； • 量程切换方式
(2) 分辨力 指DVM能够读取的被测电压的最小变化值，或显示器
末位跳一个字所需的输入电压值。
(3) 抗干扰能力
SMRR20log显 串示 模值 干产 扰生 电的 压最 的大 峰误 值差 CMRR20log显共示模值干产扰生电的压最的大峰误值差
位
0000~9999——4位
(6) 测量速度
测量速度指在单位时间内，仪表以规定的准确度完成的 最大测量次数。它主要取决于A/D转换速度和运放响应时间。
(7) 误差的表示 ( a % V n b % V M )
A/D转换器
分类：逐次逼近式； 间接式 ： 双斜积分式； 压频转换式； 复合式；
特点： 直接比较式：转换速度快；
（2） 频率范围宽：适用频率范围约为几赫到 几千兆赫
（3） 灵敏度高：最低电压可测到微伏级 （4） 电压测量范围广：仪表的量程分档可以 从几百伏一直到1mV
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数字电压表摘要在现代先进的电子系统的前端和后端都将应用到A／D转换器，以改善数字处理技术的性能。
在各种A／D转换器中，逐次逼近型A／D转换器是采样率低于5 Msps(每秒百万次采样)的中等至高等分辨率应用的常见结构。
由于逐次逼近型A／D转换器具有低功耗、小尺寸的特点，因此有很宽的应用范围。
本文设计的8位逐次逼近A／D转换器，采用了以D／A转换器、比较器和带隙基准模块为主体的结构，通过各个模块的优化设计，得到了可在4.5V-5.5V单电源电压下工作的中速、低功耗8位逐次逼近A／D转换器。
D／A转换器模块采用了扩展分辨率的方法，将电阻分压和电容分压相结合，得到了不同缩放方式的DAC组合，扩展D／A转换器分辨率，也提高了转换速度。
比较器模块采用了三级比较器通过电容耦合级联的方式来实现，具有高增益的特点，结果所设计的比较器既满足了高速比较的要求，又有效降低了功耗。
最后，在A／D转换器中基准电压模块也是一个很重要的组成部分，它直接关系A／D转换器的精度。
本文中自主设计的带隙基准电路具有很高的抗电源电压波动和抗温度变化的能力，温度在-50℃-100℃、电源电压在 1.6V-9.7V范围内变化时能使输出保持在 1.246V。
应用Cadence spectre采用CSMC 0.6μm CMOS Nwell工艺库对电路性能进行验证。
仿真结果表明，设计的高速比较器、带隙基准电路和D／A转换器满足8位A／D 转换的要求。
AbstractIn the front and the end of the advanced electronics systems, analog to digital converters (A/D converters) are applied to improve the performance of the digital processing technique. Of all kinds of A/D converters, successive approximation (SAR)A/D converters are frequently the architecture of choice for medium-to-high-resolution applications with sample rates under 5 mega samples per second (Msps). Because of providing low power consumption as well as a small scale factor, SAR A/D converters have a wide variety of applications.A 8-bit medium speed, low power A/D designed in this paper, is composed of digital-analog (D/A) converters, comparators ,bandgap and so on. By optimizing the performances of every module, it can operate well from from a signal 4.5V to 5.5V power supply.In D/A coverter module, in order to extend the resolution of D/A converter, the combination of differently scaled DACs is designed. A charge scaling D/A converter with capacitor voltage divider and resistance divider is designed, which extends the resolution of a parallel D/A converter as well as improve speed rate greatly. The comparator has thecharacter of high gain with the structure of three-stage coupled capacitance, which reduces power consumption as well as satisfies the requirement of high speed comparator. Bandgap voltage circuits is an important module for A/D converter, which affects the accuracy of A/D converter. The bandgap designed in this paper has the capability of anti-fluctuation of power supply and temperature. It can work from a signal 4.5V to 5.5V power supply and from -50℃ to 100℃ temperature and always get 1.246V output voltage.By using the CSMC 0.6 μm CMOS Nwell technology, the circuits are verified in circumstances of Cadence spectre with Unix operating system. The simulation shows that the high speed comparator, the D/A converter and the bandgap meet the requirements of the 8-bit A/D converter, and the SAR A/D converter can work well.摘要 (1)Abstract (1)目录 (3)前言 (4)第一章绪论 (5)第二章总体方案 (6)2.1 方案选择 (6)2.2 方案设计的基本思路 (6)第三章硬件设计与分析 (8)3.1 常用单片机的特点比较及本设计单片机的选择 (8)3.2 A T89S52单片机性能简介 (8)3.3 常用显示简介 (11)3.4 A/D转换芯片AD0804 (14)3.5 采样保值电路 (17)第四章软件设计与分析 (20)4.1系统软件设计主流程图 (20)4.2系统软件的A/D转换流程图 (21)4.3 显示流程 (21)第五章调试与分析 (23)5.1 样机的装接分析与调试 (23)5.2 多功能版的装接分析与调试 (27)第六章总论 (30)6.1 结论与展望 (30)6.2 单片机的发展趋势 (30)致谢............................................................................................ 错误!未定义书签。
参考资料 (32)附录 (33)数字电压表出现在50年代初，60年代末发起来的电压测量仪表，简称DVM，它采用的是数字化测量技术，把连续的模拟量，也就是连续的电压值转变为不连续的数字量，加以数字处理然后再通过显示器件显示。
这种电子测量的仪表之所以出现，一方面是由于电子计算机的应用逐渐推广到系统的自动控制信实验研究的领域，提出了将各种被观察量或被控制量转换成数码的要求，即为了实时控制及数据处理的需要；另一方面，也是电子计算机的发展，带动了脉冲数字电路技术的进步，为数字化仪表的出现提供了条件。
所以，数字化测理仪表的产生与发展与电子计算机的发展是密切相关的；同时，为革新电子测量中的烦锁和陈旧方式也催促了它的飞速发展，如今，它又成为向智能化仪表发展的必要桥梁。
如今，数字电压表已绝大部分已取代了传统的模拟指针式电压表。
因为传统的模拟指针式电压表功能单一，精度低，读数的时候也非常不方便，很容易出错。
而采用单片机的数字电压表由于测量精度高，速度快，读数时也非常的方便，抗干扰能力强，可扩展性强等优点已被广泛的应用于电子及电工的测量，工业自动化仪表，自动测试系统等智能化测量领域。
显示出强大的生命力。
数字电压表最初是伺服步进电子管比较式，其优点是准确度比较高，但是采样速度慢，重量达几十公斤，体积大。
继之出现了斜波式电压表，它的速度方面稍有提高，但是准确度低，稳定性差，再后来出现了比较式仪表改进逐次渐近式结构，它不仅保持了比较式准确度高的优点，而且速度也有了很大的提高，但它有一缺点是抗干扰能力差，很容易受到外界各种因素的影响。
随后，在斜波式的基础上双引伸出阶梯波式，它的唯一的进步是成本降低了，可是准确宽，速以及抗干扰能力都未能提高。
而现在，数字电压表的发展已经是非常的成熟，就原理来讲，它从原来的一，二种已发展到多种，在功能上讲，则从测单一参数发展到能测多种参数；从制作元件来看，发展到了集成电路，准确度已经有了很大的提高，精度高达1NV；读数每秒几万次，而相对以前，它的价格也有了降低了很多。
目前实现电压数字化测量的方法仍然模-数（A/D）转换的方法。
而数字电压表种类繁多，型号新异，目前国际仍未有统一的分类方法。
在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量。
其中，电压量的测量最为经常。
而且随着电子技术的发展，更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。
另外，由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、灵敏度高和分辨率高、测量速度快等特点而倍受用户青睐，数字式电压表就是基于这种需求而发展起来的。
第一章绪论尽管单片机不断向纵深发展，但目前乃至今后若干年，8位机仍旧是实际应用中得主导产品。
MCS-51系列是目前8位单片机的主流机型，在实时控制、智能化仪表等方面应用最广。
因此，本设计将主要介绍MCS-51系列单片机。
MCS-51系列单片机以片内有无程序存储及存储的形式，分为3种基本产品：8051,8751和8031。
随着计算机、微电子、信息技术的快速进步，智能化技术的开发速度越来越快，智能化越来越高，应用范围也得到了极大的扩展。
在军事、娱乐、海洋开发、工农业生产、社会服务等各个领域。
在家庭方面，相关于电器方面都离不开电压表的使用。
在电子显示方面也采用电压表的测量。