CN107703357A - 台式万用表的档位校准方法、装置及其前级衰减电路 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种台式万用表前级衰减电路,该电路中:输入电压经过隔直电容及第一分压网络后得到输出电压,输出电压先后经过第二分压网络、数字电位器、第二运算放大器、第四电容后输入第一运算放大器的反向输入端;数字电位器包含N位开关,N位开关用于对数字电位器自身电阻进行2N级调节。该电路中,数字电位器能够对反馈电压进行2N级分压,等效于将第四电容进行2N级压控可调,从而对第四电容和第三电容并联后的等效电容进行精准调节,实现对交流测量中的高频响应的精准补偿。本发明实施例还提供了一种台式万用表档位校准方法和装置。
Description
技术领域
本发明涉及频响补偿技术领域,具体涉及一种台式万用表档位校准方法、装置及其前级衰减电路。
背景技术
台式万用表是一种多用途的电子测量仪器,其交流测量功能的原理框图如图1所示,参见图1,台式万用表从表笔插孔输入电压后通过隔直电容输入到衰减电路,再将衰减后的信号进行放大到真有效值转换芯片转换成直流电压后由模拟/数字转换器(ADC,Analog-to-Digital Converter)采样后发送给主控,主控对接收到的数据依据系统的转换倍数计算出输入电压,在屏幕上显示测量到的电压值。
在衰减电路模块中,当信号的频率达到一定的数值后,由于回路包括测试周边环境的电容和电感的影响,已经无法用简单的欧姆定律理论来进行分析了。由于回路包括测试周边环境的电容和电感的影响,预先所设定的分压电路也不能再用简单的欧姆定律来计算,必须考虑实际等效电路中的电容和电感。
图2为现有5位半以下万用表通用交流前级衰减电路结构图,如图2所示,输入信号INPUT经过C1隔直电容、由R2和R1串联成1M的电阻和R4分压后反向输出VOUT。在R2和R1组成的大电阻网络中,当输入频率超过20KHz后电阻的电感电容效应将不可忽略,等效阻抗Z=JωL+ω=2Πf,所以高频响应需要进行高频补偿。由C2和C3组成高频补偿通路,C2的选取耐压1000V,容值越小运放电路越稳定,R2、R1每个电阻耐压500V,C2/C3=R4/(R2+R1)。
现有6位半万用表交流测量前级衰减电路结构图如图3所示电路,在图3电路中C1为隔直电容,R3、C2、C3、R9组成高频补偿网络,R1、R2和R4组成衰减网络,U1为低噪声运算放大器,输出被衰减反向,R7和R8组成反馈网络衰减后输入给U2再放大将反馈电压可以按比例反馈给C4,从而调整C4的等效电容并联在C3上面,R5、R6组成运放U2的放大倍数网络。C4在电路中的等效作用为一个电压反馈可调电容,等效容值大小为C4*VR/VOUT,这样反馈电容的大小为C3+C4*VR/VOUT。
根据图2通用衰减电路方案,由于C2电容的容差±0.5pf,C3与之匹配的电容的范围在7.5pf~12.5pf之间,而C3自身也有容差的问题,因此每一台万用表都需要进行筛选,所以在生产时能通过规格验证的产品通过率不高,经常需要通过经验进行二次物料更换,这样,在返工时需要备好7.5pf~12.5pf之间各个电容值的电容,但是,生产中经常找不到能与之精确匹配的电容,只能使用相近容值的电容,导致产品精度下降,生产效率低。
图3电路可以将图2电路中C3电容精度不好匹配的问题转化成运放输入电压大小的问题之后由R7和R8来解决,也就是说,可以通过调节R7和R8的阻值来调节运放输入电压大小,以达到调节C4电容值并最终调节C4和C3并联后的等效电容的目的。高精度的电阻生产厂家多并且阻值可以很好的匹配到,这种方法很容易解决图2的问题,但是,还是不能保证生产效率的100%,毕竟C4的容差还是存在。
发明内容
为了至少部分地解决现技术存在的问题,本发明实施例期望提供一种台式万用表档位校准方法、装置及其前级衰减电路。
根据第一方面,一种实施例中提供了一种台式万用表的前级衰减电路,所述电路包括:
隔直电容、由第三电阻和第二电容组成的第一高频补偿网络、由第三电容和第九电容组成的第二高频补偿网络、由第一电阻、第二电阻和第四电阻组成的第一分压网络、第一运算放大器、由第七电容和第八电容组成的第二分压网络、第二运算放大器、由第五电阻和第六电阻组成的放大倍数网络、第五电容、数字电位器及第四电容;其中,
输入电压经过隔直电容及第一分压网络进行分压后得到输出电压VOUT,输出电压VOUT经过第二分压网络进行分压后输入数字电位器,经由数字电位器输入至第二运算放大器,从第二运算放大器输出后经过第四电容输入第一运算放大器的反向输入端;由第三电阻和第二电容组成的第一高频补偿网络用于对第一电阻和第二电阻组成的大电阻网络中的高频响应进行高频补偿;由第三电容和第九电阻组成的第二高频补偿网络用于对第四电阻上的高频响应进行高频补偿;第五电容用于对由第七电容和第八电容组成的第二分压网络上的高频响应进行补偿;由第五电阻和第六电阻组成第二运算放大器U2的放大倍数网络;
所述数字电位器包含N位开关,所述N位开关用于对数字电位器自身电阻进行2N级调节。
上述方案中,所述数字电位器为DAC或者数字可调电阻。
上述方案中,所述第一运算放大器和第二运算放大器为低噪声运算放大器。
根据第二方面,一种实施例中提供了一种台式万用表档位校准方法,所述方法应用于包含上述第一方面所述电路的台式万用表中,包括:
对台式万用表各个档位的频响进行校准;
对台式万用表各个档位的线性度系数K和零偏b进行校准。
上述方案中,所述对台式万用表各个档位的频响进行校准,包括:
针对aV档位,选取该档位精度范围内的任一点sV作为校准点;
向台式万用表输入交流频率为10KHz、幅度是sV的真有效值信号,将数字电位器的阻值调整为0,读取回读电压V1;
向台式万用表输入交流频率100KHz,幅度是sV的真有效值信号,读取回读电压V2;
调整数字电位器的级数,使回读电压V2与回读电压V1的差值的绝对值达到最小。
上述方案中,所述对台式万用表各个档位的线性度系数K和零偏b进行校准,包括:
针对aV档位,向台式万用表输入交流频率为10KHz、幅度是pV的真有效值信号,读取回读电压V3;向台式万用表输入交流频率为10KHz、幅度是qV的真有效值信号,读取回读电压V4;其中,p和q是aV档位下档位精度范围内的两个点;
根据V3和V4确定线性度系数K和零偏b的值。
上述方案中,所述根据V3和V4确定线性度系数K和零偏b的值为:
根据以下公式确定线性度系数K和零偏b的值:
p=KV3+b (1)
q=KV4+b (2)。
根据第三方面,一种实施例中提供了一种台式万用表档位校准装置,所述装置应用于包含上述第一方面所述电路的台式万用表中,包括:频响校准模块和线性度系数和零偏校准模块;其中,
所述频响校准模块,用于对台式万用表各个档位的频响进行校准;
所述线性度系数和零偏校准模块,用于对台式万用表各个档位的线性度系数K和零偏b进行校准。
上述方案中,所述频响校准模块,用于通过以下方式对台式万用表各个档位的频响进行校准:
针对aV档位,选取该档位精度范围内的任一点sV作为校准点;
向台式万用表输入交流频率为10KHz、幅度是sV的真有效值信号,将数字电位器的阻值调整为0,读取回读电压V1;
向台式万用表输入交流频率100KHz,幅度是sV的真有效值信号,读取回读电压V2;
调整数字电位器的级数,使回读电压V2与回读电压V1的差值的绝对值达到最小。
上述方案中,所述线性度系数和零偏校准模块,用于通过以下方式对台式万用表各个档位的线性度系数K和零偏b进行校准:
针对aV档位,向台式万用表输入交流频率为10KHz、幅度是pV的真有效值信号,读取回读电压V3;向台式万用表输入交流频率为10KHz、幅度是qV的真有效值信号,读取回读电压V4;其中,p和q是aV档位下档位精度范围内的两个点;
根据V3和V4确定线性度系数K和零偏b的值。
上述方案中,所述线性度系数和零偏校准模块,用于根据以下公式确定线性度系数K和零偏b的值:
p=KV3+b (1)
q=KV4+b (2)。
与现有技术相比,本发明实施例至少具备以下优点:
根据本发明实施例提供的台式万用表中的前级衰减电路,该电路包括:隔直电容、由第三电阻和第二电容组成的第一高频补偿网络、由第三电容和第九电容组成的第二高频补偿网络、由第一电阻、第二电阻和第四电阻组成的第一分压网络、第一运算放大器、由第七电容和第八电容组成的第二分压网络、第二运算放大器、由第五电阻和第六电阻组成的放大倍数网络、第五电容、数字电位器及第四电容;其中,输入电压经过隔直电容及第一分压网络进行分压后得到输出电压VOUT,输出电压VOUT经过第二分压网络进行分压后输入数字电位器,经由数字电位器输入至第二运算放大器,从第二运算放大器输出后经过第四电容输入第一运算放大器的反向输入端;由第三电阻和第二电容组成的第一高频补偿网络用于对第一电阻和第二电阻组成的大电阻网络中的高频响应进行高频补偿;由第三电容和第九电容组成的第二高频补偿网络用于对第四电阻上的高频响应进行高频补偿;第五电容用于对由第七电容和第八电容组成的第二分压网络上的高频响应进行补偿;由第五电阻和第六电阻组成第二运算放大器的放大倍数网络;所述数字电位器包含N位开关,所述N位开关用于对数字电位器自身电阻进行2N级调节。该电路中,反馈信号链路通过数字电位器的作用可以将反馈电压进行2N级分压,等效于将第四电容进行2N级压控可调,从而对第四电容和第三电容并联后的等效电容进行精准调节,实现对交流测量中的高频响应的精准补偿。基于此电路,可以使台式万用表的产品合格率率达到100%,不仅提高了生产效率,也提高了台式万用表的测试精度。
附图说明
图1是现有技术中台式万用表交流测量功能示意图;
图2是现有技术中台式万用表中的前级衰减电路结构示意图一;
图3是现有技术中台式万用表中的前级衰减电路结构示意图二;
图4是本发明台式万用表中的前级衰减电路在一种实施方式中的基本结构图;
图5是本发明的DAC在一种实施方式中的内部结构示意图;
图6是本发明台式万用表档位校准方法在一种实施方式中的处理流程图;
图7是本发明台式万用表档位校准方法在第二种实施方式中的处理流程图;
图8是本发明台式万用表档位校准方法在第三种实施方式中的处理流程图;
图9是本发明台式万用表档位校准装置在一种实施方式中的基本结构图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中,很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而,本领域技术人员可以毫不费力的认识到,其中部分特征在不同情况下是可以省略的,或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下,本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述,这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没,而对于本领域技术人员而言,详细描述这些相关操作并不是必要的,他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外,说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时,方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此,说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例,并不意味着是必须的顺序,除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身,例如“第一”、“第二”等,仅用于区分所描述的对象,不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”,如无特别说明,均包括直接和间接连接(联接)。
实施例一
参照图4,示出了本发明一种台式万用表的前级衰减电路结构图,该电路包括:
隔直电容C1、由第三电阻R3和第二电容C2组成的第一高频补偿网络、由第三电容C3和第九电容R9组成的第二高频补偿网络、由第一电阻R1、第二电阻R2和第四电阻R4组成的第一分压网络、第一运算放大器U1、由第七电容R7和第八电容R8组成的第二分压网络、第二运算放大器U2、由第五电阻R5和第六电阻R6组成的放大倍数网络、第五电容C5、数字电位器U8及第四电容C4;
上述电路中,输入电压经过隔直电容C1及第一分压网络进行分压后得到输出电压VOUT,输出电压VOUT经过第二分压网络进行分压后输入数字电位器U8,经由数字电位器U8输入至第二运算放大器U2,从第二运算放大器输出后经过第四电容C4输入第一运算放大器的反向输入端;其中,
由第三电阻R3和第二电容C2组成的第一高频补偿网络用于对第一电阻R1和第二电阻R2组成的大电阻网络中的高频响应进行高频补偿;由第三电容C3和第九电阻R9组成的第二高频补偿网络用于对第四电阻R4上的高频响应进行高频补偿;第五电容C5用于对由第七电容R7和第八电容R8组成的第二分压网络上的高频响应进行补偿;由第五电阻R5和第六电阻R6组成第二运算放大器U2的放大倍数网络。
具体的,所述第一运算放大器U1和第二运算放大器U2可以为低噪声运算放大器。
具体的,如图4所示,由于第二运算放大器U2和数字电位器U8对输入电压范围有要求,那么必须让反馈电压先进行衰减,因此,由第七电阻R7和第八电阻R8组成的第二分压网络先对输出电压VOUT进行分压;在数字电位器U8配置为直通状态下,第二运算放大器U2对输入信号进行同等倍数的放大作用,也就等效于输出电压VOUT无损反馈到第四电容C4两端,等效为第四电容C4和第三电容C3并联。
由于R7和R8组成的第二分压网络对输出电压VOUT进行分压,当VOUT频率增大后将会对高频部分起到衰减作用,其衰减倍数与低频衰减的倍数不一致,所以第五电容C5的作用等同于对第七电阻R7和第八电阻R8组成的第二分压网络的高频补偿。
由于数字电位器U8等效为电阻,用于分压,如果只有数字电位器U8,那么高频信号大于20K以后,数字电位器U8对频率越高的信号衰减越大,信号反馈在第四电容C4两端只有衰减,线性度无法保证。而加入前级衰减是保证输入电压在第二运算放大器U2的接收线性度最好范围内,第二运算放大器U2对输入电压再进行放大,再调整的时候只需调节第四电容R4和第五电容R5就可以做到VOUT波形无失真反馈到C4两端。
具体的,所述数字电位器U8为包含N位开关的数字模拟转换器(DAC,DigtalAnalogConverter)或者数字可调电阻,所述N位开关用于对数字电位器U8自身电阻进行2N级调节,基于对自身电阻的2N级调节作用,来对输出电压VOUT进行2N级分压,即:
其中,D=0 to 2N,N为大于1的正整数。
数字电位器U8对VOUT进行2N级分压,等效于对第四电容C4进行2N级压控可调,从而改善由单个电容不能精准补偿的问题。
下面通过一个具体示例来对数字电位器U8的调节作用进行说明。
假设图4中的数字电位器U8采用ADI公司的一个8bit DAC实现,该DAC内部结如图5所示,通过配置8位开关S1—S8,的组合可以对VOUT进行256级可调,即:
其中,D=0 to 256;
反馈信号链路通过8bitDAC的作用可以将反馈电压进行256级分压,等效于将第四电容C4电容进行256级压控可调,假设第四电容C4为4Pf,则对第四电容256级可调后,每级可步进0.015625pf,从而改善由单个电容不能精准补偿的问题。每一个档位都需要进行精准的补偿,基于图4所示的电路,都可以通过一个校准过程来配置完成。基于此电路就可以实现虽然板上的电容存在容差,但是可以通过数字配置补偿反馈电压的方式再进行精准修正,使生产台式万用表100%通过校准检验。
综上,根据本发明实施例提供的台式万用表中的前级衰减电路,该电路包括:隔直电容C1、由第三电阻R2和第二电容C2组成的第一高频补偿网络、由第三电容C3和第九电阻R9组成的第二高频补偿网络、由第一电阻R1、第二电阻R2和第四电阻R4组成的第一分压网络、第一运算放大器U1、由第七电阻R7和第八电阻R8组成的第二分压网络、第二运算放大器U2、由第五电阻R5和第六电阻R6组成的放大倍数网络、第五电容C5、数字电位器U8及第四电容C4;其中,输入电压经过隔直电容C1及第一分压网络进行分压后得到输出电压VOUT,输出电压VOUT经过第二分压网络进行分压后输入数字电位器U8,经由数字电位器U8输入至第二运算放大器U2,从第二运算放大器U2输出后经过第四电容C4输入第一运算放大器U1的反向输入端;由第三电阻R3和第二电容C2组成的第一高频补偿网络用于对第一电阻R1和第二电阻R2组成的大电阻网络中的高频响应进行高频补偿;由第三电容C3和第九电阻R9组成的第二高频补偿网络用于对第四电阻R4上的高频响应进行高频补偿;第五电容C5用于对由第七电阻R7和第八电阻R8组成的第二分压网络上的高频响应进行补偿;由第五电阻R5和第六电阻R6组成第二运算放大器U2的放大倍数网络;所述数字电位器包含N位开关,所述N位开关用于对数字电位器自身电阻进行2N级调节。该电路中,反馈信号链路通过数字电位器的作用可以将反馈电压进行2N级分压,等效于将第四电容C4进行2N级压控可调,从而对第四电容C4和第三电容C3并联后的等效电容进行精准调节,实现对交流测量中的高频响应的精准补偿。基于此电路,可以使台式万用表的产品合格率率达到100%,不仅提高了生产效率,也提高了台式万用表的测试精度。
实施例二
参照图6,本发明实施例二提供了一种台式万用表的档位校准方法,该方法应用于具有实施例一所述前级衰减电路的台式万用表,具体可以包括:
步骤601、对台式万用表各个档位的频响进行校准;
具体的,参照图7,所述对台式万用表各个档位的频响进行校准包括以下步骤:
S701、针对aV档位,选取该档位精度范围内的任一点sV作为校准点;
针对每一个档位,首先需要确定其档位精度,例如,根据档位精度规格书确定档位精度为量程的5%-120%,则,aV档位下的档位精度的取值范围是[a×5%V,a×120%V],则选取的校准点s∈[5%×aV,120%×aV]。
S702、向台式万用表输入交流频率为10KHz、幅度是sV的真有效值信号,将数字电位器的阻值调整为0,读取回读电压V1;
S703、向台式万用表输入交流频率100KHz,幅度是sV的真有效值信号,读取回读电压V2;
S704、调整所述数字电位器的级数,使回读电压V2与回读电压V1的差值的绝对值达到最小。
在对每一个档位的频响进行校准时,由于本发明实施例一所提供的电路是线性的,因此,可以选取档位精度范围内的任一点作为校准点,优选的,在实际应用中,可以选择满量程的一半作为校准点,例如,针对2V档位,选取1V作为校准点,之后,向台式万用表输入AC RMS 10KHz,1V的信号(交流频率为10KHz,幅度是1V的真有效值信号),通过软件配置数字电位器为0(每个档位校准时的初始配置均为0),等效于IOUT1和VREF之间断路,补偿电容C4未并联在C3上,这时回读的电压为V1,再让校准仪器输出AC RMS 100KHz,1V的信号(交流频率为100KHz,幅度是1V的真有效值信号),通过配置数字电位器的级数(0~255可调),采用收敛法读取回读电压V2,让回读电压∣V2-V1∣最小。也就是说,以V1电压作为参考,当输入频率改成了100KHZ以后,在其它参数不变的情况下,软件配置数字电位器为0~255可配,使得回读电压无限接近V1。这里给出了一个档位的校准方法,其它档位都按照此方法来进行校准。
步骤602、对台式万用表各个档位的线性度系数K和零偏b进行校准。
具体的,参照图8,所述对台式万用表各个档位的线性度系数K和零偏b进行校准包括以下步骤:
步骤S801、针对aV档位,向台式万用表输入交流频率为10KHz、幅度是pV的真有效值信号,读取回读电压V3;
步骤S802、向台式万用表输入交流频率为10KHz、幅度是qV的真有效值信号,读取回读电压V4;
具体的,p和q是aV档位下档位精度范围内的两个点,比如,当根据档位精度规格书确定档位精度为量程的5%-120%,则,aV档位下的档位精度的取值范围是[a×5%V,a×120%V],则p和q可以为该量程上任意选取的两个不相同的点。
步骤S803、根据V3和V4确定线性度系数K和零偏b的值。
具体的,根据以下公式来确定出线性度系数K和零偏b的值:
p=KV3+b (1)
q=KV4+b (2)
通过对以上两个公式联合求解,即可确定K和b的取值。
优选地,在实际实现中,可以选取档位精度范围内的最小值和最大值来进行测量。例如,根据档位精度规格书确定档位精度为量程的5%-120%时,针对2V档位输入2*5%=0.1V 10KHz,读取电压为V3,可得:
0.1=KV3+b (3)
针对2V档位输入2*120%=2.4V 10KHz,读取电压为V4,可得:
2=KV4+b (4)
由(3)(4)式计算出K和b,得出2V档位的校准系数进行补偿。
基于相类似的方法,可以对其他档位进行校准方法。
实际应用中,通常会选择量程的5%和100%两个点来进行校准,即,针对aV档位,选取a×5%和a×100%两个点作为校准点。
由于本发明实施例一所述前级衰减电路是线性变化的,因此,在校准时选取档位量程上的两点来进行校准即可,当选取满量程的最小值和最大值进行校准时最为理想,校准时均采用同一线性公式进行计算。
实施例三
本发明实施例三提供了一种台式万用表档位校准装置,该装置位于包含实施例一所述电路的台式万用表内,用于对台式万用表的档位进行校准,参照图9,所述装置,包括:频响校准模块91和线性度系数和零偏校准模块92;其中,
所述频响校准模块91,用于对台式万用表各个档位的频响进行校准;
所述线性度系数和零偏校准模块92,用于对台式万用表各个档位的线性度系数K和零偏b进行校准。
具体的,所述频响校准模块91,用于通过以下方式对台式万用表各个档位的频响进行校准:
针对aV档位,选取该档位精度范围内的任一点sV作为校准点;
向台式万用表输入交流频率为10KHz、幅度是sV的真有效值信号,将数字电位器的阻值调整为0,读取回读电压V1;
向台式万用表输入交流频率100KHz,幅度是sV的真有效值信号,读取回读电压V2;
调整数字电位器的级数,使回读电压V2与回读电压V1的差值的绝对值达到最小。
具体的,所述线性度系数和零偏校准模块92,用于通过以下方式对台式万用表各个档位的线性度系数K和零偏b进行校准:
针对aV档位,向台式万用表输入交流频率为10KHz、幅度是pV的真有效值信号,读取回读电压V3;向台式万用表输入交流频率为10KHz、幅度是qV的真有效值信号,读取回读电压V4;其中,p和q是aV档位下档位精度范围内的两个点;
根据V3和V4确定线性度系数K和零偏b的值。
具体的,所述线性度系数91和零偏校准模块92,用于根据以下公式确定线性度系数K和零偏b的值:
p=KV3+b (1)
q=KV4+b (2)。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述,只是用于帮助理解本发明,并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员,依据本发明的思想,还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (10)
1.一种台式万用表交流测量中自动补偿频响的交流衰减电路,其特征在于,所述电路包括:
隔直电容、由第三电阻和第二电容组成的第一高频补偿网络、由第三电容和第九电容组成的第二高频补偿网络、由第一电阻、第二电阻和第四电阻组成的第一分压网络、第一运算放大器、由第七电容和第八电容组成的第二分压网络、第二运算放大器、由第五电阻和第六电阻组成的放大倍数网络、第五电容、数字电位器及第四电容;其中,
输入电压经过隔直电容及第一分压网络进行分压后得到输出电压VOUT,输出电压VOUT经过第二分压网络进行分压后输入数字电位器,经由数字电位器输入至第二运算放大器,从第二运算放大器输出后经过第四电容输入第一运算放大器的反向输入端;由第三电阻和第二电容组成的第一高频补偿网络用于对第一电阻和第二电阻组成的大电阻网络中的高频响应进行高频补偿;由第三电容和第九电阻组成的第二高频补偿网络用于对第四电阻上的高频响应进行高频补偿;第五电容用于对由第七电容和第八电容组成的第二分压网络上的高频响应进行补偿;由第五电阻和第六电阻组成第二运算放大器的放大倍数网络;
所述数字电位器包含N位开关,所述N位开关用于对数字电位器自身电阻进行2N级调节。
2.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述数字电位器为DAC或者数字可调电阻。
3.根据权利要求1或2所述的电路,其特征在于,所述第一运算放大器和第二运算放大器为低噪声运算放大器。
4.一种台式万用表档位校准方法,其特征在于,所述方法应用于权利要求1至3其中任一项所述电路的台式万用表中,包括:
对台式万用表各个档位的频响进行校准;
对台式万用表各个档位的线性度系数K和零偏b进行校准。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述对台式万用表各个档位的频响进行校准,包括:
针对aV档位,选取该档位精度范围内的任一点sV作为校准点;
向台式万用表输入交流频率为10KHz、幅度是sV的真有效值信号,将数字电位器的阻值调整为0,读取回读电压V1;
向台式万用表输入交流频率100KHz,幅度是sV的真有效值信号,读取回读电压V2;
调整数字电位器的级数,使回读电压V2与回读电压V1的差值的绝对值达到最小。
6.根据权利要求4或5所述的方法,其特征在于,所述对台式万用表各个档位的线性度系数K和零偏b进行校准,包括:
针对aV档位,向台式万用表输入交流频率为10KHz、幅度是pV的真有效值信号,读取回读电压V3;向台式万用表输入交流频率为10KHz、幅度是qV的真有效值信号,读取回读电压V4;其中,p和q是aV档位下档位精度范围内的两个点;
根据V3和V4确定线性度系数K和零偏b的值。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述根据V3和V4确定线性度系数K和零偏b的值为:
根据以下公式确定线性度系数K和零偏b的值:
p=KV3+b (1)
q=KV4+b (2)。
8.一种台式万用表档位校准装置,其特征在于,所述装置应用于权利要求1至3其中任一项所述电路的台式万用表中,包括:频响校准模块和线性度系数和零偏校准模块;其中,
所述频响校准模块,用于对台式万用表各个档位的频响进行校准;
所述线性度系数和零偏校准模块,用于对台式万用表各个档位的线性度系数K和零偏b进行校准。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述频响校准模块,用于通过以下方式对台式万用表各个档位的频响进行校准:
针对aV档位,选取该档位精度范围内的任一点sV作为校准点;
向台式万用表输入交流频率为10KHz、幅度是sV的真有效值信号,将数字电位器的阻值调整为0,读取回读电压V1;
向台式万用表输入交流频率100KHz,幅度是sV的真有效值信号,读取回读电压V2;
调整数字电位器的级数,使回读电压V2与回读电压V1的差值的绝对值达到最小。
10.根据权利要求8或9所述的装置,其特征在于,所述线性度系数和零偏校准模块,用于通过以下方式对台式万用表各个档位的线性度系数K和零偏b进行校准:
针对aV档位,向台式万用表输入交流频率为10KHz、幅度是pV的真有效值信号,读取回读电压V3;向台式万用表输入交流频率为10KHz、幅度是qV的真有效值信号,读取回读电压V4;其中,p和q是aV档位下档位精度范围内的两个点;
根据V3和V4确定线性度系数K和零偏b的值。
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