基于RMS转换技术的智能毫伏表设计
摘要：智能仪表具有数据存储、运算、逻辑判断能力，能根据被测参数的变化自选量程。本文介绍了以89C51单片机和AD736转换器为核心设计的智能毫伏表，它具有自动量程切换、自动调零、自动报警、准确性高、灵敏度好、测量速率快、频率特性好、电源范围宽以及功耗低等特点。
关键词：真有效值 测量 毫伏表
中图分类号:P24 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)12(b)-0000-00
1前言
基于RMS转换技术的智能毫伏表是针对传统测量仪表采用平均值转换法来对遇到大量的非正弦波测量存在着较大的理论误差这一缺陷而设计的。为了实现对交流信号电压有效值的精密测量，并使之不受被测波形的限制，可以采用RMS转换技术，也就是真有效值转换技术，它不是采用整流加平均的测量技术，而是采用信号平方后积分的平均技术。真有效值直流变换可以直接测得各种波形的真实有效值。
2 硬件系统设计
被测信号首先经过衰减及可编程放大以实现测量量程的自动切换，然后进行真有效值转换，转换得到的真有效值直流电压进行A/D转换变成数字信号后送入单片机系统进行数字处理及显示。
2．1衰减电路设计
真有效值智能毫伏表主要功能是测量不同的电压，而且要求测量的电压值范围很宽，从1mV～300V的直流、正弦交流电压，最大与最小之比达到1000000个数量级。即使采用6×1/2位A/D芯片也不能满足这样大的动态范围，而且输入电压过高也会烧毁电路元件及系统，因此，要首先对被测电压进行衰减。本设计的衰减电路采用的是电阻串联分压式的衰减，运用了四个不同阻值的电阻对被测信号实现了1000倍的衰减。
2．2放大电路的设计
由于本系统测量的电压范围是很宽的，可从1mV～300V，而且为了保证电路元器件的正常工作对输入信号进行了1000倍的衰减，因此，为了使系统能对毫伏级输入信号的精确检测，需要对信号进行放大。而在本系统中利用可编程放大器（PGA）和单片机控制，很容易地实现了自动量程切换与系统的自动测量。
可编程放大器采用了国产的数字可编程增益放大器SFM004。它是采用薄膜工艺制作的混合集成电路，它由运算放大器、高精度电阻网络和数字可编程开关网络组成。具有低输入偏置电压、高输入阻抗、高精度增益、功耗低等特点，可与国外NSC公司的LH0086互换使用。
根据设计要求，采用了两片SFM004级联以实现对衰减信号实现1倍、10倍、倍、1000倍以及10000倍的放大。每级放大器有三根增益控...
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