下限换档  各档之间灵敏度的比值为10，所以，从理论上讲，换档的下限值应该为(2.5±1.5／10)V，但为了防止测量系统频繁的量程切换，本设计增加了一个0.1 V宽度的换档衔接区，所以其下限值为(2.5±(1.5-0.1)／10)V，即2.36 V和2.64 V，两者分别是负的和正的可测电压下限值。如果电压值在2.36～2.64 V之间，那么就超出了此档的量程，就要向下降一档。

从A／D的采样值S的角度来看，它的换档条件可总结如表2所示。



2.2.3  测量电流范围及精度的计算

在本设计中，采用16位A／D芯片，得n=16，V_REF=4.096 V，V_偏置=2.5 V。所以，由式(1)可知，I_测量与S之间必然存在一个对应的关系式：



由表2知，S的范围为0x3E80～0x9380和0xA500～0xFA00，则可由式(2)得出每一档的I测量的范围，及其对应的电流精度，如表3所示。由此表可见，测量电流的范围及精度基本上满足了仪器的要求。

2.3  硬件电路的设计

本设计利用处理器控制两片数字电位器，从而调整I／V转换的灵敏度，继而实现了信号采集的自动量程控制。数字电位器亦称数控电阻器，任何需要用电阻来进行参数调整校准或控制的场合，都可使用数字电位器构成可编程模拟电路。本设计将AD5242作为粗调电位器，其最大阻值能达到1 MΩ，共256个抽头。同时，将AD5254作为微调电位器，其最大阻值为10 kΩ，共256个抽头。AD5242和AD5254的电路设计框图如图2所示。



对于这两类数字电位器而言，W与B之间的电阻阻值为：R_WB(D)=(D／256)R_AB+R_W。其中，D表示输入的8位二进制码，范围是0～255；R_AB是指A和B两端之间的电阻；R_W是滑动端由于内部开关而引起的电阻。