多功能DMM設計

　　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，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的脈沖數(shù)越多，就越大。這表明與f嚴格成正比。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，放大和衰減器都應采取頻率補償電路， 實現(xiàn)最佳補償。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 進行f/V變換。

　　圖5是測量多種標準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)，作為檢波器的負載，C2是高頻載波濾波電容。信號在正半周時D導通，Vi通過D對C1充電。設檢波二極管的導通電阻為RD，信號源內(nèi)阻為Ri，則充電的時間常數(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間內(nèi)C1上的電壓就到達 信號的峰值。而在信號的負半周時，D截止，C1上的電壓向負載放電。放電時間常數(shù)為τ2=(RIN
　
周 期T，即可認為在一個信號周期內(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構成分壓器，根據(jù)標準信號的波峰因 數(shù)KP，則能把標準信號的峰值轉(zhuǎn)換成信號的有效值。標準的正弦波，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，開關K分別置于1、2、3時DMM的DCV分別對應于標準的正弦波，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，應將這些器件做成一個高頻探頭并將其放在絕緣良好的電工膠木筒內(nèi)，C1應焊在探針上，以減小分布電容的影響。為了提高測量準確度，R1(R2)的精度要在0.2級以上，C2的絕緣電阻應大于10GΩ。經(jīng)這樣處理過的DMM最高信號頻率可以達到50MHz左右，可以 滿足大多需要。?

　　擴展設計的DMM不僅可以進行在線測量及自動量程轉(zhuǎn)換，而且可以當 作晶體管毫伏表和頻率計使用，電路也比較簡單，對從事電子技術工作的工作者有較高的實 用價值。