基于Σ-△A/D变换技术数字多用表的研制

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiangxueying0518
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该文对基于∑-△A/D变换技术的数字多用表模块进行了研究.成功的将∑-△A/D变换技术应用到数字多用表设计中,精度高、速度快且电路结构简单.同时本模块又是一种符合VXI总线规范、C尺寸、寄存器基的通用测量仪器,具有体积小、精度高、电磁兼容性好等特点.论文在充分研究数字电压表技术的基础上,对比国内外同类产品,并结合国内的应用需求,确定了以∑-△A/D转换技术为核心的数字多用表模块的总体方案.在功能上实现了直流电压、交流电压和电阻的测量.在结构设计上,采用了双重屏蔽和浮置技术,有效地减小了共模干扰对测量精度的影响.在功能电路的硬件设计中,采用新型的∑-△A/D变换技术,不仅保证了转换精度,而且大大简化了模拟电路的设计,降低了对模拟电路的精度要求;设计了高精度的基准电流源,通过不同数字组合可以选择输出不同的基准电流,实现了电阻的大范围高精度测量;设计了模拟通道电压比较和自动切换电路,并配合相应的控制软件,实现了多用表的过压保护和量程的自动切换.在接口电路的硬件设计中,选用DSP做主控制器,充分利用DSP的高速数据处理和传输能力,提高了整个模块的性能;采用FPGA新技术设计VXI总线接口译码逻辑电路和部分功能模块的数字电路以及多用表输出数据FIFO,使模块具有很高的集成度、可靠性和很大的灵活性.在软件设计中,利用LabWindows CVI编写了仪器的驱动程序和软面板,为用户提供了完整、灵活的应用程序接口和友好的用户界面.开发了模块底层程序完成了对DSP的控制并监控模块各部分电路.最后,该论文对多用表模块测量数据进行了误差分析,给出了多用表测量结果的不确定度评定.该课题已经研制出原理样机,经调试及实际运行,结果表明,模块的设计理论分析正确,各项技术指标均满足设计要求.
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