实用电压测量电路的设计.pdf

第21卷第2期
电子设计工程
2013年1月
Vol21
Electronic Design Engineering
Jan.2013
实用史测曼电路的设计
熊伟林
(北京信息职业技术学院北京100018
摘要;对电压测量电路的基本要求是其应具有高输入胆抗,文章设计了几种实用的电压测量电路,即场效应管差分
式电路、高阻型集成运放构成的电路、高稳定度与高增益集成运放构成的电路。这些电压測量电路具有很高的输入阻
抗,因而可有效地减小测量误差,提高准确度。
关键词;电气测量技术与仪器;电压测量;电路设计;高输入阻抗
中图分类号:TM930
文献标识码:A
文章编号:1674-6236(2013)02-0148-03
Design of practical voltage measurement circuit
XIONG Wei-lin
( Beijing Information fechnology College, Bejing 100018, China)
Abstract: Voltage measurement iui s the basic requirement should have a high input impedance. Several practical voltag
measurement circuit design, is FET differential circuit, high-resistance of integrated operational amplifier circuit, consisting
of high stability posed by integration with high-gain amplifier ircuit. Tese voltage measurement circuit with a very high input
impedance, thus effectively reducing measurement error, increase accuracy
Key words: electrical measurement technique and instrument; voltage measurement; circuit design; high input impedance
尽管电子测量的内容十分丰富,但从实际电子测量方法
接人电压表时,因电压表内阻R1与R1并联后的等效电
来看,最主要和最方便的仍是电压的测量。许多电参数(例如阻值R"'小于被测电路的R1,所以电压的测量值比相应
电流、功率、频率特性、调幅度、品质因数等)往往可以通过对的真值U如偏小,产生测量误差。不难理解,电压表的输入电
电压的测量而间接获得。所以,现实中许多电量或非电量的阻R越大,相对测量误差y值越小。理论分析表明,要使误差
测量大都是依靠电压测量技术实现的,因而电压测量电路在达到5%以下,应使R,应是R1的20倍以上;要使误差达到
测量技术中尤为重要。简单地说,测量电压有直流电压、交流2%以下,则R,应是RL的50倍以上;而要使误差达到1%以
电压、脉冲电压之分,而交流电压又有低频电压和高频电压下,就要使R是RL的100倍以上。这就是实际电压测量电路
之分。本文设计了针对直流电压测量的实用电路,并简要分要设计成具有足够高的输入阻抗的原因。
析它们的工作原理和特点。
2采用高增益集成运放设计电压测量电路
1设计电压测量电路的基本要求
图2是采用高稳定的低温漂(零漂)高增益集成运放构
对电压测量电路设计的基本要求是具有足够高的输入成的电压测量电路。该电路适用于测量较低的直流电压(nYV
阻抗,测量直流电压时为输入电阻R。图1是使用电压表测和pV量级),避免了放大器出现零点漂移对测量误差的影
量直流电压时的等效电路,其中R2是被测电压Ux两端的负响。图中使用了MAX420与T1061集成电路,由士15V双直
载电阻,US是被测电路的等效电压源,R。是被测电路的等效输流电源供电
出电阻,R:是电压表的输入电阻(通常简称为电压表的内阻)。
集成运放MAX420实际上是一种斩波放大器(斩波频率
约为400Hz),并且用两个电容器(C1、C2)来保持很小的失调
电压(只有1p),温漂也只有0.02pVPC,输入阻抗高达
1T9(即10129),输入电流很小10pA(即102A),开环电
压增益为150dB。图2电路中MAX420和周围电阻构成同相
放大器,其闭环放大倍数为1000(即増益60dB)。该电路可
被测电路等效型
电压表等效模型
图1测量电压的等效电路
测測量1mV以下的低电压,例如测量电压为1mV时,第一级
Fig. I equivalent cireuit of measuring voltage
运放MAX420输出电压为1V。再由第二级运放T061构成
的有源低通滤波器进行滤波放大(倍数为10),最后输出10V
收稿日期:2012-09-19
稿件编号:201209134
作者简介:熊伟林(1963-),男,吉林长春人,副教授。研究方向:电子技术