[发明专利]台式万用表的档位校准方法、装置及其前级衰减电路

说明书

本发明实施例提供了一种台式万用表前级衰减电路，该电路中：输入电压经过隔直电容及第一分压网络后得到输出电压，输出电压先后经过第二分压网络、数字电位器、第二运算放大器、第四电容后输入第一运算放大器的反向输入端；数字电位器包含N位开关，N位开关用于对数字电位器自身电阻进行2^N级调节。该电路中，数字电位器能够对反馈电压进行2^N级分压，等效于将第四电容进行2^N级压控可调，从而对第四电容和第三电容并联后的等效电容进行精准调节，实现对交流测量中的高频响应的精准补偿。本发明实施例还提供了一种台式万用表档位校准方法和装置。

技术领域

本发明涉及频响补偿技术领域，具体涉及一种台式万用表档位校准方法、装置及其前级衰减电路。

背景技术

台式万用表是一种多用途的电子测量仪器，其交流测量功能的原理框图如图1所示，参见图1，台式万用表从表笔插孔输入电压后通过隔直电容输入到衰减电路，再将衰减后的信号进行放大到真有效值转换芯片转换成直流电压后由模拟/数字转换器(ADC，Analog-to-Digital Converter)采样后发送给主控，主控对接收到的数据依据系统的转换倍数计算出输入电压，在屏幕上显示测量到的电压值。

在衰减电路模块中，当信号的频率达到一定的数值后，由于回路包括测试周边环境的电容和电感的影响，已经无法用简单的欧姆定律理论来进行分析了。由于回路包括测试周边环境的电容和电感的影响，预先所设定的分压电路也不能再用简单的欧姆定律来计算，必须考虑实际等效电路中的电容和电感。

图2为现有5位半以下万用表通用交流前级衰减电路结构图，如图2所示，输入信号INPUT经过C1隔直电容、由R2和R1串联成1M的电阻和R4分压后反向输出VOUT。在R2和R1组成的大电阻网络中，当输入频率超过20KHz后电阻的电感电容效应将不可忽略，等效阻抗Z＝JωL+ω＝2Πf，所以高频响应需要进行高频补偿。由C2和C3组成高频补偿通路，C2的选取耐压1000V，容值越小运放电路越稳定，R2、R1每个电阻耐压500V，C2/C3＝R4/(R2+R1)。

现有6位半万用表交流测量前级衰减电路结构图如图3所示电路，在图3电路中C1为隔直电容，R3、C2、C3、R9组成高频补偿网络，R1、R2和R4组成衰减网络，U1为低噪声运算放大器，输出被衰减反向，R7和R8组成反馈网络衰减后输入给U2再放大将反馈电压可以按比例反馈给C4，从而调整C4的等效电容并联在C3上面，R5、R6组成运放U2的放大倍数网络。C4在电路中的等效作用为一个电压反馈可调电容，等效容值大小为C4*VR/VOUT，这样反馈电容的大小为C3+C4*VR/VOUT。

根据图2通用衰减电路方案，由于C2电容的容差±0.5pf，C3与之匹配的电容的范围在7.5pf～12.5pf之间，而C3自身也有容差的问题，因此每一台万用表都需要进行筛选，所以在生产时能通过规格验证的产品通过率不高，经常需要通过经验进行二次物料更换，这样，在返工时需要备好7.5pf～12.5pf之间各个电容值的电容，但是，生产中经常找不到能与之精确匹配的电容，只能使用相近容值的电容，导致产品精度下降，生产效率低。

图3电路可以将图2电路中C3电容精度不好匹配的问题转化成运放输入电压大小的问题之后由R7和R8来解决，也就是说，可以通过调节R7和R8的阻值来调节运放输入电压大小，以达到调节C4电容值并最终调节C4和C3并联后的等效电容的目的。高精度的电阻生产厂家多并且阻值可以很好的匹配到，这种方法很容易解决图2的问题，但是，还是不能保证生产效率的100％，毕竟C4的容差还是存在。

发明内容

为了至少部分地解决现技术存在的问题，本发明实施例期望提供一种台式万用表档位校准方法、装置及其前级衰减电路。

根据第一方面，一种实施例中提供了一种台式万用表的前级衰减电路，所述电路包括：