典型仪器仪表类赛题分析（续） (以电压测量为基础的仪器).ppt

发布时间：2022-06-12 发布人：admin 分类：说明书资料大小：2.99M 资料格式：ppt 举报版权申诉

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典型仪器仪表类赛题分析（续） (以电压测量为基础的仪器) 赵茂泰 2018.10. 28

1．仪器类赛题培训建议 2. 数字多用表赛题分析 3. 数字式工频有效值测量仪赛题分析 4. 几点意见

1．仪器类赛题培训建议 ① 电子仪器种类繁多，不可能一一研究。但从学习的角度，只要掌握以下４类仪器，各类仪器的设计便不会存在大的障碍。 u 电压测量类仪器（电压；各类电参量；各类物理量） u 时间频率测量仪器（频率、周期、相位差、上升时间等） u 数字示波器（时域波形显示、频域谱线显示） u 信号发生器建议：赛前训练时，选做涵盖这4方面内容的3-5个以上的题目。其中，电压测量类仪器的赛题最为重要，半数以上仪器类赛题都涵盖该方面的内容，应重点关注。

② 仪器类赛题是典型的指标题，做好仪器类赛题的关键是准确理解各项指标（尤其是测量误差）的涵义。例：数字电压表测量误差的表达式表达式 1： △ ＝±（a％Vx＋b％Vm ）表达式 2： △ = ±（a%VX ＋ n个字）　 p Vx为被测电压的指示值(读数)；Vm为测量电压的满度值。 p “a”项误差也称读数误差，其大小与读数Vx成正比。主要由衰减器、放大器和A/D转换器等转换系数的不准及非线性等因素引起。 p “b”项误差也称固定误差，其大小不随读数变化。主要由量化、偏移等因素（例±1字误差，运放失调电压等因素）而引起。表达式１和表达式２是完全等价的例，某3位半数字电压表的测量误差为 △ ＝±（0.1％Vx＋0.1％Vm）由于 0.1％×（1999＋1）＝2，也可表示为△ ＝±（0.1％Vx＋2个字）

1．仪器类赛题培训建议 ③ 坚持在训练中按步骤设计，有利于设计能力的提高。例如：数字电压表设计的一般步骤： p 方案论证并确定系统的组成 p 测量误差指标的分析及其分配 p 核心器件的选择及硬件电路的设计 p 软件系统设计 p 整机电路调试题目不同，设计步骤会略有差异，但差别不会太大。

2．数字多用表赛题分析 ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ 1．任务 ̶ 2018年全国竞赛模拟技术专题邀请赛（TI杯）设计制作一台具有直流电压、交流电压和电阻测量功能的数字多用表。其中，A/D转换器要求使用ADS112C04芯片（16位，∑-Δ型A/D转换器）。 2．要求 ⑴ 直流电压测量（只要求测量正极性电压）（23分） ① 量程：0.2V、2V； ② 最大显示数19999；精度：0.05%读数2个字； ③ 测量速度≥2次/s；输入阻抗≥10MΩ。 ⑵ 交流真有效值电压测量（略）（32分） ⑶ 电阻测量（23分） ① 电阻量程：2Ω、200kΩ； ② 测量速度≥2次/s； ③ 最大读数1999；精度：0.5%读数2个字。 ⑷ 具有待机模式的低功耗性能（略）（12分） ̶

2．数字多用表赛题分析最基础的测量模块 ⑴ 直流电压测量量程：0.2V、2V；最大显示数19999；精度：0.05%读数2个字；测量速度≥2次/s；较高精度（ 0.05% ，四位半）； A/D转换器有效分辨率的概念 ① 系统组成示意图 ü 假定A/D转换器输入电压的范围为0~2V，则量程转换电路的任务就是把各量程输出的电压范围归一化为0~2V。 ü 数字电压表量程间一般为10倍乘。因而要求, 2V量程：当输入在0.2V~2V时，仪器都能达到0.05%2个字的精度； 0.2V量程：当输入电压在0.02V~0.2V区间时，仪器均能达到预设精度。 ü A/D转换器：当输入在0.2V~2V时，仪器均能达到0.05%2个字的精度

2．数字多用表赛题分析 ⑴ 直流电压测量量程：0.2V、2V；最大显示数19999；精度：0.05%读数2个字；测量速度≥2次/s； ① 系统组成示意图与误差基本无关 ② 把总误差（0.05 %）分配给各部分电路： u 拟要求A/D转换器电路的测量误差不大于于 0.03%。 u 拟要求量程转换电路的测量误差不大于 0.02%； ③ 核心器件的选择及硬件电路的设计： u A/D转换器的选择及电路设计 u 量程转换电路设计及关键器件选择

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