下一级电路输入电压要求为0V~5V。设DVM输入阻抗无穷大,要求测量电压量程有5V、50V、100V、500V档,输入电阻1M。则有
R4=5*1000000/250=20000=20K (5)
R3=5*1000000/100-R4=50K-20K=30K (6)
R2=5*1000000/50-R4-R3=100K-20K-30K=50K (7)
R1=5*1000000-R4-R3-R2=1000K-20K-30K-50K=900K (8)
图3 直流电压测量电路
2.2 量程切换电路设计
2.2.1 量程切换电路的设计思想
本设计的电压表显示范围为0V~500V,因后级有效值转换模块的输入电压范围为0.2V~7V,因而需要进行量程的转换。根据被测信号的大小可把电压表的量程分为500V、100V、50V和5V四个量程段,相应的分压倍数为100倍、20倍、10倍和1倍。
首先通过模拟开关选择不同的电阻通道以实现相应的信号衰减,分压倍数分别为100倍、20倍、10倍和1倍。然后通过集成运算放大器把被测电压信号放大20倍,以实现增益的调节。高速运放OP07完全满足设计要求。故本设计程控放大器模块采用OP07作为该模块的主要器件。
2.2.2 量程切换电路设计过程中所用器件简介
(一)运放集成电路OP07
OP07是高精度低失调电压的精密集成运放电路,用于放大微弱信号,如果使用双电源,能达到最佳的放大效果。
OP07特点介绍:
(1)输入噪声电压幅度低—0.35μVP-P(0.1Hz~10Hz)
(2)极低的输入失调电压—10μV
(3)极低的输入失调电压温漂—0.2μV/℃
(4)具有长期的稳定性—0.2μV/MO
(5)低的输入偏置电流— ±1nA
(6)高的共模抑制比—126dB
(7)宽的共模输入电压范围— ±14V
(8)宽的电源电压范围— ±3V~±22V
(二)模拟开关CD4051
模拟开关CD4051类似于一个单刀八掷开关,开关接通于哪一个通道,由输入的3位地址码A、B、C来决定。“INH”是芯片禁止端,当“INH”=1时,各通道全不接通。另外,CD4051还有一个电源端VEE,作为电平位移时使用,以使得新芯片在单组电源供电条件时,芯片的CMOS电路提供的数字信号可以直接控制芯片,并使这类多路开关芯片传输的峰-峰值达15V的交流信号。
2.2.3 量程自动切换原理图
图4 量程自动切换原理图
模块工作原理简述:被测电压信号经过分压电阻讲电压分成不同量程,分压后的信号经过模拟开关(起初模拟开关最大档位有效,即BA:10)把信号经集成运算放大器放大到下级电路要求的范围内,使后级电路能正常工作。
2.3 真有效值转换电路设计
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