一、结构类型

数字电压表的种类繁多，从不同的角度出发可以有不同的分类方法。较为常用的分类方法是按其工作原理来划分，一般可分为下列几类。

1．比较式数字电压表

它的基本工作原理是将被测电压与已知基准电压相比较，从而得出被测电压之值。这和常用的电位差计的工作原理颇为相似，但它是通过逻辑电路自动地进行比较的，所以测量速度要比电位差计快得多。

2．电压一时间变换式数字电压表

它又称为u-t变换式数字电压表。它把被测电压先转化为具有一定宽度的脉冲信号，再用一定频率的时钟脉冲来测量该脉冲的宽度，从而求得被测电压值。这种数字电压表又可分为单积分式、双积分式和脉冲调宽式等多种。

 3．电压一频率变换式数字电压表

它又称为u-f变换式数字电压表。其基本原理是先将被测电压转换为具有相应频率的脉冲信号，然后再用测量频率的方法测出被测电压值。

4．复合式数字电压表

它复合了上述多种模／数转换的工作原理，具各以上多种模／数转换方法的优点，所以是目前档次最高的一种数字电压表。但这种类型的仪表成本高，因此只适于在精密实验室中使用。

上述各类数字电压表中，逐次比较式和双积分式是最常用的。

二、数字电压表的工作原理

数字电压表是一种精密的电子仪器，它主要由输入电路、A/D转换器、逻辑控制电路、计数器、译码显示电路以及电源等部分组成，其结构如图1所示。

其工作过程主要为以下三步：一是输入模拟量的直流电压；二是A/D变换器将模拟量直流电压变换成数字量脉冲输出；三是计数器检测脉冲数，由译码显示电路以数字形式显示被测电压值。由此可见，数字电压表的核心是模／数转换（(A／D)电路。A／D变换器把被测电压直接或间接地转换为与之成比例的数字量。在各类数字电压表中，最常用的A/D转换器是逐次比较式和双积分式转换器。

1．逐次比较式A/D转换器的工作原理

逐次比较式A/D转换器的原理框图如图2所示。图中u1为被转换的模拟输入电压，经输入电路输送到比较器。另一方面，基准电压将通过受数码寄存器控制的D/A变换器，分成若干按二一十进制编码组合（如“8421"BCD编码）的基准电压u2，作为电压“祛码”，同时输入到比较器；在逻辑电路的控制下，被测电压u1与基准电压“祛码”由高位至低位逐位加码比较。

若u1>u2，则鉴别放大器输出为正，逻辑电路控制寄存器保留此“祛码”；若u1<u2，鉴别放大器输出为负，逻辑电路控制寄存器去掉此“祛码”，这样就完成了一次比较。如此一位一位地比较下去，大者弃去，小者留存，逐次积累，逐步逼近，最后所留存基准电压“祛码”的累加总和，即等于被测电压值。数码寄存器所寄存的数码，就是与被测电压模拟量相对应的数字量，其输出编码信号借助译码显示器直接显示出被测电压值。

逐次比较式A/D转换器的精密度主要取决于D/A转换器的精密度和稳定性，并与比较器的灵敏度有关。其转换时间由转换的位数和时钟信号的频率决定，与输入电压的大小无关。此外，由于逐次比较式A/D转换器是将被测电压在抽样时的瞬时值与基准电压进行比较，因此叠加在被测电压上的交变干扰信号会直接影响比较器而引发转换误差，所以这种A/D转换器抗干扰能力较差。

2．双积分式A／D转换器工作原理

双积分式A／D转换器又称积分编码式A／D转换器，其基本原理框图如图3所示。

它由模拟电路和数字电路两部分组成：模拟电路部分由基准电压十Er和一Er、模拟开关S1 } S4,积分器和比较器等组成；数字电路部分由逻辑控制电路、时钟发生器、计数器与寄存器等组成。

在逻辑控制电路的控制下实现一次转换的过程如下。

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