数字电压表的设计毕业设计1.doc

《数字电压表的设计毕业设计1.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字电压表的设计毕业设计1.doc（33页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、学号：14092500090毕业设计题 目：数字电压表的设计作 者 届 别2013院 部物理与电子学院专 业电子科学与技术指导老师 职 称副教授完成时间2013.05 摘 要在工农业，科研和教学中，数字电压表是不可或缺的仪器，以前的电压测量工具为传统的指针式电压表，这种电压表操作繁琐，稳定性较差，特别地，测量精度不够高，不能满足日星月异的现代电子测量需求。在这种情况下，数字电压表应运而生。本课题设计的数字电压表是以A/D转换器为核心。对AD转换电路，译码电路和显示电路等进行分模块设计。最后设计出的数字电压表具有正负电压极性，过量程显示、小数点显示,基本量程换档等等指标和功能。本课题所设计的数字

2、电压表，其硬件系统所有的电子元器件较少，易于调节，造价低廉，实践表明，此方案可行。关键词：数字电压表；A/D转换器；硬件系统Abstract In agriculture and industry, research and teaching, voltage meter is a necessity. The voltage measurement tools that used previously are traditional pointer voltage meter. It is characterized by cockamamie manipulation, poorer st

3、ability. Especially, the measurement accuracy is not that high, which cant meet the demand of modern electronic measurement that changing quickly. Under the circumstances. The digital voltage emerged as the times require. The A/D converter is the core processor of DVM in this thesis。This thesis did

4、design to AD switching circuit, decoding circuit and display circuit by module design. It is with the positive and negative voltage polarity, over range show，decimal show indicators and basic range shift function. The DVM designed here, have less components in the hardware system, easier testing and

5、 lower cost，After theoretical research, this program will work.Keyword: DVM；A/D converter；The hardware system目 录摘 要IABSTRACTII第一章绪 论21.1 引言21.2 数字电压表国内外发展概况21.3 课题的目的和意义21.4 课题各章节的安排2第二章 数字电压表概述42.1 数字电压表的组成原理42.2 数字电压表的主要工作特性52.2.1 测量范围52.2.2 分辨率52.2.3 测量误差和测量速率62.2.4 输入电流与输入阻抗62.2.5 响应时间和抗干扰能力72.3

6、 设计指标8第三章 数字电压表硬件部分的设计93.1 A/D转换电路设计部分93.1.1 A/D转换器的选择和A/D转换电路工作原理93.1.2 A/D转换器CC14433的性能特点113.2 译码电路设计部分123.2.1 译码电路工作原理123.2.2 BCD码七段译码驱动器CC4511143.3 显示电路设计部分153.3.1 显示电路工作原理介绍153.3.2七路达林顿晶体管列阵MC1413163.4. 超量程设计173.5 总体电路设计19第四章 数字电压表的干扰及防护设计214.1 数字电压表的干扰介绍214.1.1 串模干扰214.1.2 共模干扰224.2干扰的抑制234.2.

7、1对串模干扰的抑制234.2.2 共模干扰的抑制24参考文献28总结与展望29致 谢30第一章绪 论1.1 引言 数字电压表,英文名称是digital voltmeter,即DVM。是一种利用A/D转换原理使被测电压转换为数字量。最终显示电压的大小是数字量的一种精密的电子测量仪器。数字电压表主要构成器件是模数转换器。与以前的指针式电压表相比较，数字电压表主要具有功能多样性的突出优势。而且数字电压表还具有高精确度、很强的抗干扰能力和具有一定拓展性等优点。并且可以与个人电脑实行实时通信。目前数字电压表已经较多的应用于工业方面的自动化仪表、电工电子元器件的测量、自动测量测试领域。数字电压表为现代化的

8、发展作出了巨大贡献。1.2 数字电压表国内外发展概况数字电压表是一种智能化仪表，在最近几十年间得到巨大的发展，其核心器件已从早期的中小规模电路发张到大规模的电路，目前国际以数字-模拟条图双显示数字电压表为流行款式。伴随着信息时代的到来，计算机技术的发展，电压表从以前的传统单一的测量电压转换到智能化的方向发展，即把电压表与计算机有机的结合起来，组成智能化数字电压表。目前已取得了令人兴奋的进展，发展潜力十分巨大，数字电压表正以广泛应用新技术，新工艺，新材料为突破口，不断开发新产品，并使其功能越来越多，操作越来越简单。1.3 课题的目的和意义随着工农业的发展与现代科技的需要，测量仪器特别是精密测量仪

9、器越来越得到广泛的应用，而作为精密仪器之一的数字电压表也成为了推动社会发展的不可或缺的一种工具，数字电压表与传统的电压表相比，最突出的特点是测量精度高，能满足现代精准测量的需求，其次还有量程宽，显示位数多，分辨率高，易于实现自动化等特点。因此，设计出一个以数模转换器为核心的数字电压表是具有现实实际意义的。1.4 课题各章节的安排第一章系统地阐述了目前国内外数字电压表的总体发展情况。数字电压表的应用与发展。为何要设计数字电压表这一问题的提出。第二章介绍了数字电压表的组成，包括对测量范围、输入电流与输入阻抗、和抗干扰能力等工作特性作了介绍。第三章阐述了数字电压表硬件部分的设计，其中包含了电子元器件

10、的选择，特别地，对CC14433芯片的特点作了重点介绍，此外还对硬件部分的工作原理和功能作了介绍。其中包括A/D转换电路，电压显示电路等。第四章为抗干扰的设计，其中包含了硬件和软件部分的抗干扰设计。第二章 数字电压表概述2.1 数字电压表的组成原理数字电压表（DVM）运用了A/D转换原理，将作为模拟量的测量电压转换成离散量（即数字量），最后采用数字形式把测量结果显示出来的一种电子测量仪器。一台典型的直流数字电压表主要由输入电路，模数转换器，显示部分，以及电源电路等几部分组成。如图2.1所示。因此一台数字电压表除供电电源外，主要有模拟和数字两大部分组成。图2.1直流数字电压表的基本方框图由图可知

11、，被测电压作为模拟信号首先被A/D转换单元采集并量化，再对转换的结果进行标度变换，这样便得到了被测电压的数值，然后把所得数据由SOI串行数据接口输出到驱动显示单元，驱动显示单元对该平均值完成译码，最后驱动译码管显示。A/D转换器是数字电压表的核心，由于在数字电压表中使用的A/D转换器的功能是把被测电压转换为与之成比列的数字量，因而是一个电压-数字（V/D）转换器。因为电压是一个最基本的电量，且许多物理量都能方便地转换成电压，因此电压-数字转换时一种最基本，最常用的A/D转换方式。因为事先电压-数字转换的原理和方案有许多种，因而相应地也有各种不同类型的数字电压表。数字电压表与指针式电压表相比。具

12、有速度较快，数字显示读数准确，结构简单、精度高、抗干扰能力强等特点，它的数字输出可由打印机记录，也可送入计算机进行数据处理。它与计算机及其他数字测量仪器，扫描仪、绘图仪，计时器等外围设备配合可以构成各种各样的自动测试系统，目前，数字电压表广泛用于电压的测量和校准。直流数字电压表是数字电压表中最常用的一种。在直流表的基础上，适当加入各种输入转换装置，便可以构成能测交流电压的交流数字电压表。2.2 数字电压表的主要工作特性2.2.1 测量范围测量范围是指能测的最小电压到最大电压之间的这一范围。除此之外，还应写明量程的选择方式（如手动、自动和遥控等）。1) 量程：扩大量程主要借助于电阻分压和输入放大

13、器。我们把没有通过衰减或者放大的量程定义为基本量程。基本量程也是测量误差最小的量程，例如DS-14的量程分为500V,50V,5V,0.5V等四档，其中5V为基本量程（没有经过放大和衰减，直接加到A/D转换器）。本设计中的基本量程为2V。2) 位数：位数是表示数字电压表性能的一个基本参量。数字电压表位数是以完整的显示位数（能显示09的10个数码的显示位）的多少来决定的，因此最大显示为9999、11999和19999的数字电压表均有四位完整显示位。3) 超量程能力：超量程能力是数字电压表的一个重要的性能指标。超量程能力能在被测量超过允许最大值时保证测量结果的精度和分辨率。例如，当满量程时10V的

14、数字电压表时，其输入电压从9.999V变成10.000V时，如果数字电压表没有超量程能力，则必须转换用100V量程档，从而得到“10.00V”的显示结果，这样会丢失0.001V的信息。在通常情况下，把最大量程是9999的叫做4位数字电压表。最大显示为19999的称为4.5位数字电压表，最大显示为39999或者59999的叫做3.75位数字电压表。除此之外，也经常用百分数来表示超量程能力，例如3位（约为1000）有100的超量程能力。2.2.2 分辨率分辨率是数字电压表能够显示的被测电压的最小变化值。显然，在不同的量程上，数字电压表的分辨率是不同的。在最小量程上的分辨率对应的便是最高的分辨率，我

15、们常把最高分辨率作为数字电压表的分辨率指标，例如，DS-14型电压表的最小量程档为0.5V，末位跳一个字所需要的平均电压为10V，故称DS-14型电压表的分辨率为10V，在某些时候也用百分比来表示，例如3.5位的分辨率是0.05。因为分辨率与数字电压表中的A/D的位数有关，位数越少，则分辨率就越低，所以有时候称具有多少位的分辨率。例如，称8位A/D的分辨率便是8位，同时，分辨率越高，被测电压越小，电压表越灵敏，所以有的时候又把分辨率称为灵敏度。2.2.3 测量误差和测量速率数字电压表的固有误差用绝对误差表示，其表示方式是; (2.1)式中，为被测电压的指示值，为该量程的满度值，a为误差的相对项

16、系数，b为误差的固定系数。上式的右边第一项与读数成正比，称为读数误差，第二项为不随读数变化而变化的固定误差项，称为满度误差。读数误差包含刻度系数，即转换系数和非线性等因素产生的误差。满度误差包括偏移，量化等产生的误差。由于满度误差不随读数而变，所以可用n个字（d）的误差表示，即： （2.2）任一读数的先对误差为： （2.3）由式（2.3）可见，随读数减小而增加，所以在测量最小电压时，用较小的量程档比较合适，以提高测量精度，这个结果与模拟电压表是一样的。测量速率是指测量一次所需要的时间，它是由数字电压表中采用的模数转换器的转换速率来决定的，模数转换器可以在外部或者内部的启动信号触发下工作，数字电

17、压表内部有一个取样速率发生器，也称为触发振荡器。用来提供内触发信号，改变信号的重复频率，就能改变测量速率。2.2.4 输入电流与输入阻抗目前，多数数字电压表的输入级用场效应管组成。当为小量程的时候，其输入阻抗可高达至少M，当为大量程的时候 (如1000V、10000V等)，由于使用了分压器的缘故，输入阻抗通常是10M。数字电压表的输入等效电路时不能只有一个简单的无源电阻来表示，必须用图2.2所示的有源网络来等效。这时由于数字电压表采用场效应管作为输入级时，管中有漏电流建立一个附加的电压（在20时，通常为10pA以下），这个电流将通过被测信号源，从而在被测信号源内阻上建立一个附加电压，如图5.3

18、，这个电压将会与被测电压叠加，会引起测量误差。由于被测源不同，的值也不同，因此的影响不能够用调零的办法来消除，为了减小其影响，必须减小的数值，例如DS-14型电压表规定时，0.通过过零比较器翻转，闸门打开，输出由低电平跳转到高电平。脉冲CP对计数器作用，使其从0开始计数，记过设定时间=-以后产生溢出脉冲，在逻辑控制电路作用下换接基准电压,此时定时积分结束，最高电压= VXT1/RC(=VXN1/Rcfo)，然后基准电压被第2积分定值积分，当t=时，基准电压被积分器反向积分，它的输出电压呈线性下降，为0时，比较器第二次翻转，输出由高电平跳转到低电平，闸门关闭，计数停止，定值积分结束。输出为-VR

19、EFT/RC，进行定值积分的时间为T2=t3-t2=N2/f 。所以可以得出结论 VREFN2/N1,CC14433芯片将A/D转换功能和计数电路集成在一起。经综合分析，所以本课题中选择的是A/D转换器为CC14433芯片。3.1.2 A/D转换器CC14433的性能特点CC14433是CMOS双积分式3位A/D转换器。它是将模拟电路和数字电路的多个MOS晶体管集成在一个芯片上，它有24只引脚，采用双列直插式的办法，引脚功能如图3.3所示图3.3 CC14433芯片引脚图引脚功能说明:VAG(1脚)：被测电压Vx和基准电压VR的参考地。VR(2脚)：外接基准电压（2V或200Mv）输入端。Vx

20、(3脚)：被测电压输入端。R1（4脚）、R1/C1(5脚)、C1(6脚)：外接积分阻容元件端。C1=0.1F(聚酯薄膜电容器)，R1=470k（2V量程）。R1=27 k（200mV量程）。C01（7脚）、C02（8脚)：外接失调补偿电容端，典型值0.1F。DU（9脚）：实时显示控制输入端。若EOC（14脚）端连接，则每次A/D转换均显示。CP1(10脚)、CP0(11脚)：时钟振荡外接电阻端，典型值为470k。VEE（12脚）：电路的电源最负端，接5V.VSS(13脚)：除CP外所有输入端的低电平基准（通常与1脚连接）。EOC（14脚）：转换周期结束标记输出端，每次当A/D转换周期结束的时候

21、，EOC输出一个正脉冲，其宽度为时钟周期的一半。(15脚)：当VX的绝对值大于VR时， 输出为低电平。DS4-DS1(16-19脚)：多路选通脉冲输入端，DS1对应于千位，DS2对应于百位、DS3对应于十位，DS4对应于个位。Q0-Q3（20-23脚）：BCD码数据输出端，DS2,DS1，DS4在选通脉冲的期间，输出三位完整的十进制数，当DS1选通脉冲的这段时间，输出千位0或者1及过量程、欠量程和被测电压极性标志信号。CC14433具有自动极性转换和自动调0等功能，可以测量正或者负电压值。当CP1、CP0均接入470k的电阻时，时钟频率大约为66KHz,进行A/D转换的频率为4，它的使用方便快

22、捷。能与单片机和其它数字系统兼容，在数字万用表，数字温度计，数字面板表，数字量具和遥测和遥控系统有较广泛的应用。3.2 译码电路设计部分3.2.1 译码电路工作原理七段译码器显示原理如图3.4所示。译码器的真值表见表1。A，B，C，D 为四位二进制输入信号。a,b,c,d,e,f,g 为译码输出.通过拨号开关改变输入二进制码.则输出数码管上显示相应的数值。图3.4译码器逻辑图表1 译码器的真值表数值输入输出ABCDabcdefg0000011111101000101100002001 11101101300111111001401000110011501011011 0116011010111

23、117011111100008100011111119100111110114个数码管如果按照传统的数码管驱动方式，即静态扫描方式。则需要4 个七段译码器进行驱动，这样既浪费资源，有时电路工作也不可靠。所以现在最常见的数码管驱动电路已经不用上述的静态扫描方式了，而是采用动态扫描显示的方式。这种方式只需一个译码器就可以实现电路正常、可靠的工作，这样大大节省资源。动态数码扫描显示方式是利用了人眼的视觉暂留效应，把4个数码管按一定顺序，从左至右或从右至左，进行点亮，当点亮的频率，即扫描频率不大时。我们看到的是数码管一个个的点亮。然而，当点亮频率足够大时，我们看到的不再是一个一个的点亮，而是全部同时显

24、示。点亮与传统方式得到的视觉效果，完全一样。因此我们只要给数码管这样一个扫描频率，那么就可以实现两个以上的数码管同时点亮。而这个频率我们可以通过一个计数器来产生。只要计数频率足够大，就可以实现我们的要求。事实上，因为数码管点亮不是瞬间就可以的。它也需要一定的时间，该时间与数码管的选择有关系。为了折中这一对矛盾，设计中一般可将计数频率选择在100Hz左右肯定可以满足上述两个要求。所示的是4 位数码扫描显示电路，其中每个数码管的8 个段h、g、f、e、d、c、b、a、h 是小数点，都分别连在一起。4个数码管分别由8个选通信号k1、k2、 k4 来选择。被选通的数码管显示数据，其余关闭。如在某一时刻

25、，k3 为高电平，其余选通信号为低电平，这时仅k3 对应的数码管显示来自段信号端的数据，而其它3 个数码管呈现关闭状态。根据这种电路状况，如果希望在4 个数码管显示希望的数据，就必须使得4个选通信号k1、k2 k4 分别被单独选通，并在此同时在段信号输入口加上希望在该对应数码管上显示的数据，于是随着选通信号的扫变就能实现扫描显示的目的。 实验参考扫描显示程序中clk 是扫描时钟，SG 为7 段控制信号，由高位至低位分别接g、f、e、d、c、b、a 7个段。BT 是位选控制信号。图3.5 4位数码管电路图图3.6 译码器与LED数码管连接图3.2.2 BCD码七段译码驱动器CC4511BCD码七

26、段译码驱动器型号有共阴极的CC4511，74LS48和共阳极的74LS47，本课题中是用的是共阴极的CC4511BCD码锁存/七段译码/驱动器。驱动共阴极数码管。图3.7为其引脚图。图3.7 CC451引脚排列引脚功能：A,B,C,D:BCD码输入端；a,b,c,d,e,f,g:译码输出端，输出“1”有效，用来驱动共阴极LED管；:测试输入端，为“0”时，译码输出都为“1”；:消隐输入端，为“0”时，译码输出都为“1”；LE：锁定端，LE是“1”时，译码器维持在锁定（保持）的状态，译码输出维持在LE=0时的数值，LE=0时，正常译码。3.3 显示电路设计部分3.3.1 显示电路工作原理介绍位选

27、信号D,D,D,D通过位选开关MC1413分别控制着千位，百位，十位，个位上的4只LED数码管的公共阴极。即它们分别与位选开关MC1413的1,2,3,4脚相连接，16，15,14,13脚则分别控制着4只LED数码管的千，百，十，个位。数字信号经七段译码管CC4511译码后，驱动4只LED数码管各段阳极。这样就能把A/D转换器按时间的顺序输出的数据以动态扫描的形式在四只数码管上一次显示出来。显示电路工作原理如图3.8. 图3.8 显示电路原理图3.3.2七路达林顿晶体管列阵MC1413MC1413是由摩托罗拉公司研发反向驱动器，可以对以前要由标准缓冲器来处理的数据直接进行处理。它结构是NPN型

28、Darlington复合晶体管，具有很大的输入阻抗和电流增益，对MOS或者CMOS输出的信号能够直接接受，并把电压信号转换成足够大的电流信号用来驱动各种负载，此电路中含有7个集电极开路反向器，即OC门。它运用了具有16引脚的双列直插式封装，每一驱动输出端都接有一个抑制二极管，其主要作用是用来释放电感负载能量。其具有很高的工作电压、很大的工作电流耐高压的优点。其引脚排列如图3.9。图3.9 MC1413引脚排列3.4. 超量程设计通过CC14433芯片中的超量程信号的使用，可以用其来对双向移位寄存器的移位的方向进行控制。DS1，DS2，EOC,Q0组成了移位脉冲CP。其自动量程转换电路如图3.1

29、0所示：当信号超过数字电压表的最大量程显示时=0,这时候CC14433在位选通信号DS1的输出Q0=1，此时产生一个移位脉冲送到移位寄存器，使移位寄存器产生一个位移，由于S0=0，S1=0，所以使74LS194向右移开升量程。同理，测量信号大于当前量时，=0，Q0=1，使得S2=0，S1=1，这便使得74LS194向左移降量程。图3.10 量程转换电路 现在通过换档来实现量程扩大，原理图如3.11所示。在基准电源前，即外部可以串联9M,900K,90K,9K,900，100不同电阻，以改变扩大倍率，进而改变量程的大小。图3.11 扩大量程原理图如果需要使用200V的电压，则需要在200mv的基

30、础上要扩大1000倍，由公式扩大倍率=/。即总电阻是负载电阻的1000倍，由图3.11所示可以把接为10M,负载电阻是10K，量程便扩大了1000倍，同理可知，最后可以有200mv, 2V, 20V, 200V, 1000V等5个不同的量程档位。 3.5 总体电路设计电压是一种模拟量，但数字电压表却是以数字形式显示的，数字却是一种离散量。因此，数字电压表要实现数字测量必然需要一种能把模拟量转换为数字量的转换器，这种转换器叫模数转换器，即A/D转换器，这样才能实现对模拟量的数字化测量。它首先将输入的模拟电压信号变换成易于准确测量的时间量，然后在这个时间宽度里用计数器计时，计数结果就是正比于输入模

31、拟电压信号的数字量。实际上，电压表的数字化就是指通过A/D转换后把连续模拟的电压量变为不连续的离散的数字量并显示出来，在设计过程中，按照图2.1把电路分成A/D转换单元、数据处理输出单元、驱动单元和显示单元四个模块分别设计。数字电压表总体设计电路图如3.12所示。图3.12三位半直流数字电压表线路图在计算机中的数字几乎都是采用十六进制的，而人们中日积月累的固定思维中更偏向于使用十进制。所以在设计过程中要把十六进制数转换为十进制数并加以显示，在设计过程中选用的是CC14433，其具有低功耗，工作稳定的优点。此外，数字电压表的输出采用的是4位数码管显示，所以在设计的过程中要保证数字输出与数码管的接

32、口良好。数据显示用8段数码管，为使亮度适中，使用寿命较长，需要用单片机进行动态扫描的方式驱动。设计电路图如图3.5所示，经模数转换后的被测直流电压以动态扫描的形式输出，Q0Q1Q2Q3为数字量输出端，它上面的熟悉信号（8421码）以时间先后的顺序输出，通过位选开关MC1413,D,D,D,D分别控制着千位，百位，十位和个位上的四只LED数码管的公共阴极.七段译码器CC4511对数字信号进行译码工作后，便开始驱动四只数码管的各段阳极。这样就把数模转换器按时间的顺序输出的数据以扫描方式在四只LED数码管上予以显示出来，由于选通频率较高的缘故，工作时从高位到低位以每位每次大概300s的速度循环显示，

33、所以一个四位数的周期是1.2ms,所以我们能够清晰的看到四位数码管同时显示三位半十进制数字量。当参考电压为2V时，满量程显示1.999V，为200mV时，其满量程是199.9mV,可用选择开关来对千位和十位LED数码管h笔经限流电阻来实现相对应的对小数点的显示的进行控制。此时，数字电压表能测的电压范围为-2.000V+2.000V，不能满足日常测量需要，现在则需要扩大量程。 因为最高位显示时只有b,c两根线与LED数码管的b,c脚相连，所以最高位（即千位）只显示1或者不显示，用千位的g笔端来宣示模拟量的负值而不显示正值，也就是说，g段是通过CC14433的Q2端NPN晶体管9013来控制的。课

34、题中使用CMOS BCD七段译码/驱动器CC4511。第四章 数字电压表的干扰及防护设计4.1 数字电压表的干扰介绍数字电压表在用于测量时，存在着各种各样的干扰。在实验室或者工厂车间，用数字电压表进行测量时，我们应考虑干扰源的作用，因为其对测量结果会产生很大的影响，影响实验结果或者影响生产的进行甚至于精通电子科技的人，在用数字电压表进行测量时，有时候都难于发现出微伏量级的直流电压误差，所以不仅要求数字电压表有较好的抗干扰能力，而且在测量过程中，必须解决抗干扰的一系列问题。否则，即使仪表的分辨率再高，也很难把被测信号从干扰中正确测量出来，综上所述，对数字电压表的砍干扰设计就显得十分有必要。对数字

35、电压表来说，除被测电压外，任何能改变仪表输入端电压的源都叫做干扰源。4.1.1 串模干扰串模干扰也称常模干扰，是指干扰有效地与信号源及数字电压表输入端串联在一起，即它与待测信号重迭在一起而同时被测量而引起干扰。比较常见的串模干扰形式是简单的交流声，即迭加在直流信号上的50Hz交流噪声，可以看做是电源中所固有的干扰，如直流电源中的纹波。另一种是空间磁场中引线感应所引起的，如图5.1所示，它们的效果是相同的。图4.1 串模干扰原理图因为引入了串模干扰，当它超过了数字电压表的抑制能力的最大限度值时，仪表显示将出现跳字的现象，从而产生测量误差。用串模抑制比SMR来表示对串模干扰的抑制能力，它是串模干扰

36、的最大值与指示值产生的最大误差之比，并用数字来表示，即： （db） (4.1)4.1.2 共模干扰共模干扰是同时加在数字电压表高端和低端输入端引线上的干扰，本课题中是直流电压干扰。其数值一般在1V左右，示意图如下图8.2图4.2 共模干扰原理图为了说明共模干扰电压对数字,电压表的影响，其有关参数标在了上图上，其中导线电阻为rn1,rn2，接地间的电阻为rcm 。由于共模电压Ucm产生共模电流Icm1,Icm2,并在rn1,rn2上产生电压降，所以在仪表的输入端口H,L同时造成干扰电压，因为同时作用于H,L端，所以我们称之为共模干扰，但是如果因为Ucm造成的两个干扰电压相同的话，则对测量结果五影

37、响，也即起不了干扰作用，但现实生活中并非如此，因为H支路Zi很大，所以Icm1远远小于Icm2，这样在rn1,rn2产生的压降UcmH和UcmL不相等，也就是说，有一个电压UcmHUcmL加在H,L之间，换言之，即共模电压Ucm形成了一个串模电压，对数字电压表的测量带来误差。一般用共模抑制比CMR来表示数字电压表对共模干扰的抑制能力，它是共模干扰电压峰值与指示值产生的最大误差电压Ucm之比，并用对数表示，即: (db ) (4.2) 4.2干扰的抑制4.2.1对串模干扰的抑制对于串模干扰，积分式仪表在总结的结论上都有这样的一个特点，当积分时间与干扰信号的周期的整数倍相等时，有无穷大的干扰抑制能

38、力，基于工频干扰是最主要的串模干扰信号，所以积分表的周期均区委工频周期的整数倍，在理论上，这样就赋予了积分表对工频干扰能力就有无穷大。当被测直流电压上加上一个串模干扰时，在一段积分时间内的平均值为：。其中,是干扰电压的角频率，是其相位角与的差值就是干扰源引起的测量误差。= = （4.3）显然由于干扰电压的相位是不能控制的，所以必须要考虑当sin(1时达到最大值。所以当积分时间T是干扰信号的整数倍时，sin(T/)=0,则SMR。一般在积分表中周期T是不变的，但由于工频电源稳定性不好，与周期T之间就发生了一定的偏离，这时候除串模抑制比SMR会减小。当工频出现1偏离时，就有1的串模干扰不能够被平均

39、掉从而会引起测量结果误差，这时的抑制能力由无限大减小到40db,当工频偏离4时，使得数字电压表对共频道干扰抑制被限制到30db而不符合技术指标。就积分仪表而言：积分时间T不变时，若积分仪表具有越高干扰频率（即越小），则串模抑制比SMR就越大，干扰信号周期固定时，采样周期T越大，则串模抑制比越大，当T为的整数倍时，此时有sin(T/) =0，则串模抑制比为无穷大，即完全平均串模干扰，不引进测量误差。总而言之，要加强对工品干扰的抑制，可以对仪表自身进行改进，为了提高串模干扰的抑制能力，采用的办法如下几种：采用时间始点同步法，市电同步二次采样法和频率自动跟踪法。如在实际电路中，借助于锁相技术设计一个频率自动跟踪系统，使得钟频能随着工频电源频率的变化而变化，在电源48Hz51Hz的变化范围内具有良好的跟踪性能，最终可使SMR获得很大的提高，具有显著效果。4.2.2 共模干扰的抑制若数字电压表的的输入电路中是采用的单端对地输入的接法，也就是机壳与低输入端连接在一起，当是这种情况时，直接串联被测信号和共模电压然后进入数字电压表，这时共模