交流电压测量电路如图1所示。DT9205A 采用平均值响应的AC/DC 转换电路,5个交流电压量程依为200mV 、2V 、20V 、200V 、750V (有效值)。现将最高量程定为750V ,是因为量程选择开关(转盘上的触片开关)S 2的耐压值为1000V ,该档的最大峰值电压Vp=1.414×750=1060V ,同1000V 已经很接近。
图1 交流电压测量电路
测量交流电压时仍借用直流电压档的分压器。利用低漂移双运放TC2904中的一组运放和二极管D 03组成平均值响应的线性半波整流电路。这种电路可避免二极管在小信号整流时引起的非线性误差,使输入电压V IN (RMS )与输出电压V OUT (平均值)成线性关系,适于测量0-200mV 的弱交流电压。
对半波整流而言,正弦波电压有效值与平均值的关系为V RMS =2.22V MEAN .这就要求电路的电压放大倍数必须大于2.22倍,才有调整的余量。电路中的R 30、R 32是负反馈电阻,可将IC 3偏置在线性放大区,同时控制运放的增益.现取R 30=R 32=100K Ω,IC 3同相端的输入电阻R 31=100K Ω,故电压放大倍数为
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13 2.22R R K R +=+=> (3.4) 上式所得符合电路设计要求。需要注意的是IC 3作同相放大器使用,目的在于提高其输入阻抗,减小对输入信号的衰减。
尽管TC2904属于低漂移运放,但考虑到AC/DC 转换器的输入电压很弱,即使漂移电压很小,也可能造成测量误差,因此,需通过C 10和C 11起隔直作用,S2
不让直流成分(包括IC3的漂移电压)进入整流滤波电路。
在正半周时D03导通,D04截止,IC3的输出电流途经C10→D03→R29→R40→VR2→地(COM端),并经过R28对C09进行充电。负半周时D05导通,D03截止,电流途经地→VR2→R40→D04→C10→IC3。此时C09缓慢地放电,放电时间常数T=R IN C06。R IN是ICL7106的输入电阻,其阻值极高,典型值达1010Ω,故可认为C09两端电压仍维持不变。
由R28和C09组成的平滑滤波器可滤掉交流纹波,高频干扰信号则由R37、C12构成的高频滤波除,从而获得稳定的平均值电压V out。再由ICL7106对V0进行A/D转换。
VR2是交流电压档的校准电位器,调整VR2可使整个AC/DC转换器的电压放大倍数为2.22倍,令仪表直接显示出被测电压的有效值。
R6在电路中起保护作用.负半周时,D04为反向电流提供通路,C13是运放的频率补偿电容。R29和C1
3还为D05提供一个合适的偏置电压,以减小AC/DC转换器对小信号进行放大时的波形失真。