KR920009910B1

KR920009910B1 - 디지탈 멀티미터의 측정레인지 자동선택회로

Info

Publication number: KR920009910B1
Application number: KR1019890020222A
Authority: KR
Inventors: 백승범; 이성호
Original assignee: 삼성전자 주식회사; 김광호
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1992-11-06
Also published as: JPH03211471A; DE4032714A1; CN1052951A; KR910012730A

Abstract

내용 없음.

Description

디지탈 멀티미터의 측정레인지 자동선택회로

제1도는 종래의 디지탈 멀티미터를 나타낸 회로도,

제2도는 종래의 디지탈 멀티미터의 동작을 나타낸 플로우챠트,

제3도는 종래의 디지탈 멀티미터의 다른 실시회로도,

제4도는 본 발명의 디지탈 멀티미터의 블럭다이어그램도,

제5도는 본 발명에서 자동레인지 선택을 위한 3비트 병렬 아날로그 디지탈 콘버터의 실시회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 감쇠부 2 : 아날로그 디지탈 콘버터

3 : 카운터 4 : 콘트롤로직 및 측정레인지 선택부

5 : 저속 아날로그 디지탈 콘버터 6 : 고속 아날로그 디지탈 콘버터

7 : 저속 카운터 8 : 고속 카운터

10 : 병렬 아날로그 디지탈 콘버터 EN : 엔코더

CP1, CP2, CP3... : 비교기 R1, R2, R3... : 저항

Vx : 출력전압 Vin : 측정전압

이 발명은 피측정체의 저항치, 전류량, 전압양등을 측정할 수 있는 디지탈 멀티미터에 관한 것으로, 피측정체의 측정시 자동으로 측정범위를 선택한 후 측정된 아날로그신호를 디지탈신호로 변환시켜 카운터되도록 한 디지탈 멀티미터의 측정레인지 자동선택회로에 관한 것이다.

테스터와 같은 측정기기에서 피측정체를 측정하는 경우에 먼저 측정 가능한 범위를 선택한 후 측정을 개시하도록 되어 있으며 측정시마다 수동으로 측정가능한 범위(레인지)를 선택하는 번거로움이 생기게 되는 것이다.

따라서 디지탈 멀티미터와 같이 측정기기에서는 측정시 측정범위가 자동으로 선택된 후 측정을 개시하도록 하여 수동으로 측정 가능한 범위를 선택하는 번거로움을 해소하고 있다.

종래에 자동 레인지 선택방식은 디지탈 카운터된 값으로 측정 레인지(range)를 선택하는 방식과 고속 카운터 및 저속 카운터를 분리하여 측정레인지를 선택하는 방식들을 사용하고 있다.

전자의 방식의 경우에는 피측정체에서 측정된 아날로그값을 디지탈값으로 변환시켜 계수하게 되고 이 계수된 값이 그 레인지의 풀스케일 카운터수를 넘어가는 경우 다음 레인지로 변환되면서 측정을 하기 때문에 제일 낮은 레인지로부터 제일 높은 레인지까지 변화되는 경우에 많은 시간이 소요되는 단점이 있는 것이다.

또한, 후자의 방식의 경우에는 보다 높은 정확도를 요하는 측정치의 숫자표시는 저속 카운터를 사용하고 측정레인지의 선택과 같이 보다 덜 정확성을 요하는 기능은 고속 카운터를 사용하여 보다 빠른 시간내에 측정레인지가 선택되도록 하였으나 한번 이상 레인지가 변환되는 시간이 필요하게 되고 이 변환시간은 아날로그 디지탈 콘버터의 시상수에 의하여 제한을 받게 되므로 많은 칩사이즈와 외부소자가 필요하게 되는 것이다.

제1도는 종래의 디지탈 멀티미터를 나타낸 회로도이다. 이 회로는 디지탈 카운터된 값으로 측정레인지를 선택하는 방식을 나타내고 있다.

이와 같은 디지탈 멀티미터는 피측정체의 측정전압(Vin)을 감쇠시키는 감쇠부(1)와, 상기 감쇠부(1)의 출력을 디지탈신호로 변환시키는 아날로그 디지탈 콘버터(2)와, 아날로그 디지탈 콘버터(2)의 디지탈신호를 받아 계수하는 카운터(3)와, 상기 아날로그 디지탈 콘버터(2) 및 카운터(3)에 제어신호를 인가시키고 상기 아날로그 디지탈 콘버터(2) 및 카운터(3)의 출력을 받아 감쇠부(1)의 감쇠비율을 제어하는 콘트롤로직 및 측정레인지 선택부(4)로 구성된다.

따라서 피측정체를 측정한 출력전압(Vin)이 감쇠부(1)를 통하여 아날로그 디지탈 콘버터(2)에 입력으로 인가되면 아날로그신호를 디지탈신호로 변화시키게 된다. 변환된 디지탈신호는 카운터(3)에 입력되어 측정치를 계수하게 된다. 이때, 입력카운트수가 현재 측정레인지의 풀스케일 카운트수가 넘어가는 경우에 콘트롤로직 및 측정레인지 선택부(4)에서 그다음 측정레인지로 변경시키기 위하여 감쇠부(1)를 제어하여 측정전압(Vin)을 1/10로 강하시켜 입력되게 한다.

따라서 제일 낮은 측정레인지로부터 제일 높은 측정레인지로 변화되어야만 하는 큰측정전압(Vin)이 공급되는 경우 상당히 많은 시간을 측정레인지를 선택하는데 보내게 된다.

예를들어 입력전압(Vin)에 30V인 경우 자동레인지 선택동작은 최하위 200.0㎷ 레인지로부터 변환을 시작하여 2V, 20V, 200V 레인지까지 변환되어야만 ″30.0V″를 측정한 값이 디스플레이되는 것으로 한번 레인지 변환하는 시간이 400msec인 경우에는 1.6sec가 소요된다.

제2도는 종래의 디지탈 멀티미터의 동작을 나타낸 플로우챠트로서 상기 제1도의 구동상태를 순차적으로 도시하고 있다.

이 스텝들에 의하면 초기 N=0인 경우에 아날로그 디지탈 콘버터(2)에 입력되는 출력전압(Vx)을 스텝(33)에서 산출하고 스텝(S4), (S5)을 통하여 설정된 범위내에 측정값인 경우 해당 측정레인지속에 속하므로 스텝(S8)에서 전압치를 디스플레이하게 된다. 그리고 측정값이 해당 레인지범위보다 큰 경우에는 스텝(S11)에서 측정레인지를 증가시키고 상기와 같은 동작을 반복하여 측정범위가 넓은 측정치에 대하여는 스텝(S10)을 통하여 오버로우드임을 표시하게 된다.

제3도는 종래의 디지탈 멀티미터의 다른 실시회로도를 나타내고 있다. 이 회로는 고속 카운터 및 저속 카운터로 분리시켜 측정레인지를 선택하는 방식으로 이와 같은 디지탈 멀티미터는 피측정체의 측정전압(Vin)을 감쇠시키는 감쇠부(1)와, 상기 감쇠부(1)의 출력전압(Vx)을 디지탈신호로 변환시키는 저속 아날로그 디지탈 콘버터(5) 및 고속 아날로그 디지탈 콘버터(6)와, 상기 저속 아날로그 디지탈 콘버터(5)에 연결되어 디지탈 출력을 계수하는 저속 카운터(7)와, 상기 고속 아날로그 디지탈 콘버터(6)에 연결되어 디지탈 출력을 계수하는 고속 카운터(8)로 구성되고, 상기 고속 및 저속 아날로그 디지탈 콘버터(5), (6)와 고속 및 저속 카운터(7), (8)에 논리적인 제어신호를 인가시키고 상기 고속 및 저속 카운터(7), (8)의 출력을 받아 감쇠부(1)의 감쇠비율을 제어하는 콘트롤로직 및 측정레인지 선택부(4)로 구성된다.

따라서 피측정체를 측정한 측정전압(Vin)이 감쇠부(1)를 통하여 저속 아날로그 디지탈 콘버터(5) 및 고속 아날로그 디지탈 콘버터(6)에 인가되어 각각의 아날로그신호를 디지탈신호로 변환시킨다.

저속 아날로그 디지탈 콘버터(5)의 디지탈 출력은 저속 카운터(7)에서 계수되고 고속 아날로그 디지탈 콘버터(6)의 디지탈 출력은 고속 카운터(8)에서 계수된다. 이때, 저속 카운터(7)는 1, 2, 3...순으로 계수하고 고속 카운터(8)에서는 10진 수순으로, 10, 20, 30...순으로 계수한다.

따라서 고속 카운터는 1/5~1/10 정도로 빠르게 계수되어 콘트롤로직 및 측정레인지 선택부(4)에 입력되어 감쇠부(1)를 제어하여 원하는 측정레인지를 선택할 수가 있으나, 이 방식에서도 한번 이상 변환되어 측정모우드에 대한 계수를 하여야 하기때문에 시간이 소요되며, 특히 고속 아날로그 디지탈 콘버터(6)의 시상수에 의하여 제한을 받게 되므로 변환시간은 msec단위가 된다. 또한, 고속 아날로그 디지탈 콘버터(6)가 저항 및 콘덴서로 실현하는 경우 많은 칩사이즈 및 외부소자가 필요하게 되는 단점이 있다.

이 발명은 이와같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이 발명의 목적은 피측정체의 측정시에 한번 이상 변환되어야 하는 자동레인지 선택시간을 크게 단축시킬 수 있는 디지탈 멀티미터의 측정레인지 자동선택회로를 제공하고자 하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성시키기 위하여 3비트 병렬 아날로그 디지탈 콘버터를 사용하여 감쇠부의 측정전압을 내부의 기준전압과 비교되게 한 후 엔코더를 통하여 출력되는 디지탈신호로 측정레인지가 선택되게 하여 달성될 수 있다.

이 발명의 특징은 피측정체의 측정전압을 감쇠시키는 감쇠부와, 상기 감쇠부의 출력을 디지탈신호로 변환시키는 아날로그 디지탈 콘버터와, 상기 아날로그 디지탈 콘버터의 디지탈 출력을 받아 계수하는 카운터를 포함하는 디지탈 멀티미터에 있어서, 상기 감쇠부의 출력전압을 받아 내부의 기준전압과 비교하여 병렬 디지탈 출력을 발생시키는 3비트 병렬 아날로그 디지탈 콘버터와, 상기 3비트 병렬 아날로그 디지탈 콘버터의 디지탈 출력을 받아 감쇠부의 출력전압을 제어하는 콘트롤로직 및 측정레인지 선택부가 구성된 디지탈 멀티미터의 측정레인지 자동선택회로에 있는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 이 발명의 실시예에 따른 디지탈 멀티미터를 상세히 설명한다.

제4도는 이 발명의 디지탈 멀티미터의 블럭다이어그램도를 나타내고 있는 것으로, 피측정체에서 측정된 측정전압(Vin)을 일정단위로 감쇠시키는 감쇠부(1)와, 상기 감쇠부(1)의 출력전압(Vx)을 받아 디지탈신호로 변환시키는 아날로그 디지탈 콘버터(2)와, 상기 아날로그 디지탈 콘버터(2)의 디지탈 출력을 계수하여 래치 및 디스플레이로 출력시키는 카운터(3)로 구성된다.

그리고 상기 감쇠부(1)의 출력전압(Vx)을 받아 3비트의 디지탈 출력을 발생시키는 3비트 병렬 아날로그 디지탈 콘버터(10)와, 상기 3비트 병렬 아날로그 디지탈 콘버터(10)의 출력을 받아 측정레인지를 선택하는 콘트롤로직 및 측정레인지 선택부(4)로 구성된다. 상기 콘트롤로직 및 측정레인지 선택부(4)는 감쇠부(1)를 제어하여 측정전압(Vin)을 일정단위로 감쇠시키게 된다.

상기 콘트롤로직 및 측정레인지 선택부(4)의 콘트롤로직은 로직신호를 발생시켜 아날로그 디지탈 콘버터(2) 및 카운터(3)의 동작을 제어하는 동시에 콘트롤로직은 3비트 병렬 아날로그 디지탈 콘버터(10)의 구동을 제어하게 된다.

제5도는 이 발명의 디지탈 멀티미터에서 자동레인지 선택을 위한 3비트 병렬 아날로그 디지탈 콘버터(10)의 실시회로도를 나타내고 있다. 이 실시회로도에서 감쇠부(1)의 출력전압(Vx)과 전원(Vin)의 기준전압을 비교하는 비교부(12)는 분배전압을 분배하기 위한 저항(R1-R6)으로 각각의 기준전압(+a), (+b), (0), (-b), (-a)에 설정되게 구성하여 각각의 비교기(CP1-CP5)의 비반전 입력단자(+)에 인가되게 구성한다. 그리고 비교기(CP1-CP5)의 반전 입력단자(-)에는 상기 출력전압(Vx)이 인가되어 비교되게 구성한 후 각각의 비교기(CP1-CP5)의 출력이 엔코더(EN)를 통하여 병렬 디지탈 출력이 발생되게 구성한 것이다.

이와 같이 구성된 이 발명에서 피측정체를 측정하면 측정전압(Vin)이 감쇠부(1)에서 감쇠된 출력전압(Vx)이 공급된다. 상기 감쇠부(1)는 스위칭제어에 의하여 저항으로 분배된 전압이 출력된다. 그리고 상기 출력전압(Vx)은 측정레인지 선택을 위한 3비트 병렬 아날로그 디지탈 콘버터(10)에 입력되는 동시에 아날로그 디지탈 콘버터(2)에 입력된다.

3비트 병렬 아날로그 디지탈 콘버터(10)에 입력된 측정전압(Vx)은 내부회로내 각각의 비교기에서 비교한 3비트의 디지탈신호가 출력되어 콘트롤로직 및 측정레인지 선택부(4)의 측정레인지 선택부에서 감쇠부(1)를 제어하여 측정레인지 범위에 속하는 출력전압(Vx)이 출력하게 된다. 이때, 3비트 병렬 아날로그 디지탈 콘버터(10)는 출력전압(Vx)가 기준전압 ±aV, ±bV, 0V 사이의 전압을 각각의 비교기로 비교하여 3비트 병렬 디지탈 출력을 발생시킨다. 이때, 콘트롤로직에서 피측정체의 측정전압(Vin)이 현재 측정할 수 있는 레인지 전압보다 큰 입력이라고 판단되면 측정레인지 선택부에서 감쇠부(1)를 스위칭 제어하여 입력전압을 1/10로 강하시켜 출력전압(Vx)이 1/10로 강하되어 출력하게 한다.

이러한 방법을 반복하여 적당한 레인지를 선택하는 것으로 예를들어 가장 낮은 측정레인지에서 가장높은 측정레인지까지 4, 5번 상기와 같은 측정순서를 반복하더라도 병렬로 변환되는 시간이 매우 작은 시간을 갖기 때문에 출력에서 ″오버로우드″는 표시되지 아니한다.

3비트 병렬 아날로그 디지탈 콘버터(10)의 동작을 제5도로서 살펴보면, 감쇠부(1)의 출력전압(Vx)이 비교기(CP1-CP5)의 반전 입력단자(-)에 인가되고 비교기(CP1-CP5)의 비반전 입력단자(+)에는 저항(R1-R6)으로 분배된 기준전압(+a), (+b), (0), (-b), (-a)이 인가되어 비교를 하여 엔코드(EN)로 입력되어 병렬 디지탈 출력이 발생된다. 이때 기준전압(+a) 이상 되는 경우에는 오버레인지(overn range)이고 기준전압(-b) 이하는 언더레인지(under range)이다.

엔코더(EN)에서는 5개의 비교기(CP1-CP5)로부터 발생할 수 있는 6가지의 경우수를 3비트로하여 엔코딩하여, 병렬 디지탈 출력을 콘트롤로직 및 측정레인지 선택부(4)에 인가시켜 감쇠부(1)를 스위칭함으로써 원하는 측정레벨이 선택된다.

적분용 아날로그 디지탈 콘버터(2)에 입력되는 출력전압(Vx)은 아주 짧은 시간내에 최종 측정레인지가 선택되고 그 측정레인지를 선택할 때에 변환되는 출력전압(Vx)의 값은 아날로그 디지탈 콘버터(2)의 자동제로 싸이클내에만 존재되며 최종적인 레인지가 선택된 출력전압(Vx)을 디지탈신호로 변환시켜 카운터(3)에서 카운터된 값을 읽어 출력으로 계수하게 된다.

따라서 한번의 아날로그 디지탈 콘버터(2)에서 변환된 값이 출력이 되어 단시간에 측정을 검토할 수가 있는 것이다.

이상에서와 같이 이 발명은 자동레인지 선택시 병렬 아날로그 디지탈 콘버터에서 측정레인지가 구별되어 엔코더를 통하여 3비트의 병렬 디지탈신호로 출력시키며 이 신호들을 콘트롤로직 또는 마이콤에 인가시켜 감쇠부를 스위칭 제어시킨 후 최종선택된 측정레인지에서 공급되는 측정전압을 디지탈신호로 변환시켜 디스플레이되게 한 것으로, 피측정체를 측정하기 위한 자동레인지 선택시 한번이상 변환되어야 하는 로스(loss) 타임을 대폭 줄일 수가 있어 측정시간을 크게 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

피측정체의 측정전압(Vin)을 감쇠시키는 감쇠부(1)와, 상기 감쇠부(1)의 출력을 디지탈신호로 변환시키는 아날로그 디지탈 콘버터(2)와, 상기 아날로그 디지탈 콘버터(2)의 디지탈 출력을 받아 계수하는 카운터(3)와, 상기 감쇠부(1)의 출력전압(Vx)을 받아 내부의 기준전압과 비교하여 병렬 디지탈 출력을 발생시키는 3비트 병렬 아날로그 디지탈 콘버터(10)와, 상기 3비트 병렬 아날로그 디지탈 콘버터(10)의 디지탈 출력을 받아 감쇠부(1)의 출력전압(Vx)을 제어하는 콘트롤로직 및 측정레인지 선택부(4)로 구성된 것을 특징으로 하는 디지탈 멀티미터의 측정레인지 자동선택회로.
제1항에 있어서, 상기 3비트 병렬 아날로그 디지탈 콘버터(10)는 전원(Vcc)을 분배하여 각각의 기준 전압을 발생시키기 위한 저항(R1-R6)과, 감쇠부(1)의 출력전압(Vx) 및 상기 각각의 기준전압을 비교하기 위한 비교기(CP1-CP5)와, 상기 비교기(CP1-CP5)의 출력측에 연결되어 3비트의 디지탈 출력을 발생시키기 위한 엔코더(EN)로 구성된 것을 특징으로 하는 디지탈 멀티미터의 측정레인지 자동선택회로.