(4)减法器
减法器由高共模抑制比的仪用放大器组成。其输出vD为
vD=vI-VC(2—2)
式中vI———经多路开关选择的某一路被测量;
VC———比较电压发生器的输出电压。
2.2 测量方法与结果计算
微差法的设计思想是:不直接对被测量x进行测量,而是取一个与其相差较小的高精度标准量N,测出它们的差值(N-x),然后再根据公式x=N-(N-x)计算出被测量。被测量与标准量的差值越小,测量结果的精度就越高[3]。基于这一原理,将输入电压vI与标准量(比较电压VC)相比较,通过减法器得到两者的差值,再由可编程增益放大器和A/D转换器实现对这一差值的精确测量,就可还原出输入信号vI的数值:
式是 vD———微差量,即减法器的输出电压;
v0———可编程增益放大器的输出电压;
DC———写入比较电压发生器的数据;
D0———A/D转换器的输出数据;
Dp———写入可编程增益放大器的数据;
u———单位数字量表示的模拟电压。
记vI=Diu,则
这就是测量结果数据合成公式。若要计算Di的变化量ΔDi,只要在每次测量某一通路时,选用同一比较电压,即DC保持不变,就可得到:
ΔDi=DtΔD0/212(2—5)
3 固定相对微差的测量方法
放大器的增益设定应满足以下原则:
(1)在同一输入信号的反复测量中,应采用同一比较电压VC和同一增益设定值Ap,这样在计算输入信号的变化量时,可避免引入系统误差;
(2)可编程增益放大器的增益不宜过大或过小,取值应依据微差量的变化范围而定。
依据这一原则,取被测量vI与比较量VC的最大允许偏差为微差量vD的量程LD。可知LD与A/D转换器的量程L的关系为:
下面举例说明放大器增益设定的方法:若单位数字量表示的模拟电压u=1 mV,输入信号vI=100mV±5%,则取比较电压VC=100 mV,相对微差r=5%,得比较电压发生器的预置数DC=100,可编程增益放大器的预置数Dp=rDC=5。这时微差量vD的量程LD为5 mV。