CN101988959A - 可调整参考电压的多功能量测装置及其芯片 - Google Patents

Abstract

一种可调整参考电压的多功能量测装置，包括模拟前端电路、量测电路、参考电压产生电路、存取控制电路、控制电路及显示器。模拟前端电路是将待测信号或待测元件转成适当的信号，以供量测电路量测并进一步将量测结果输出至显示装置。而参考电压产生电路，是与量测电路电性连接，以输出一参考电压至量测电路。存取控制电路，是与参考电压产生电路及控制电路电性连接，其中，存取控制电路是根据使用者所选择的量测项目，而输出一控制信号至参考电压产生电路，以调整参考电压产生电路所输出的参考电压。

Description

可调整参考电压的多功能量测装置及其芯片

技术领域

本发明是关于一种数字多功能电表(Digital Multi-Meter，DMM)，特别是关于一种可依照量测模式而调整参考电压的数字多功能电表。

背景技术

一般现有的多功能电表，如图1所示，包括一模拟前端电路10、一量测电路11、一控制电路12及一显示器13。模拟前端电路10是将待测信号(如电压、电流、温度等)或待测元件(如电阻、电容、二极管等)转成量测电路11可接受的信号，如：特定范围内的电压信号。然后，量测电路11再对此信号进行量测，并进一步将量测结果输出至显示器13。

上述量测装置11在执行量测时，除接收输入信号外，也接收一参考电压(reference voltage，Vr)，使输入信号相对于参考电压的比值作为输出结果。但，随着待测信号与待测元件的不同，会使用不同的量测模式，因此，也需提供多组的参考电压(Vr-1，Vr-2，…，Vr-n)。而这些参考电压的选择，是由控制电路12依据量测模式而决定的。

如图2所示，已知的多功能电表其参考电压(Vr)都是由一参考电压源(Vs)经电阻分压而产生。参考电压源(Vs)可以使用能隙电路(bandgap circuit)或齐纳二极管(zener diode)。而为了让电表的量测结果达到一定的精准度，是利用可变电阻，使参考电压(Vr)的误差能小到一定的范围之内。因此，在电表生产完成时，必须使用机具调整可变电阻才能完成校正。而由于每个量测模式都有各自的参考电压，所以必须针对每一量测模式都进行可变电阻的调整；因此，校正不方便、生产速度也不容易提高，且在校正过程中容易受到外界环境影响而增加校正的困难。另外，有些电表为了节省成本，是将多种量测模式共享一个参考电压，例如：直流电压/交流电压/直流电流/交流电流/二极管等量测模式共享一个参考电压。这个方式虽然可以节省成本，但由于每个量测模式使用的模拟前端电路有所不同，是具有不同的误差，共享一个参考电压是无法将所有量测模式的前端电路误差一并校正，因此可能会牺牲某些量测模式的精准度。

发明内容

鉴于上述的发明背景中，为了解决多功能数字电表校正上的不便、费时及牺牲精准度的问题，本发明提供一种可依据量测模式而自动调整参考电压的多功能量测装置，是配置有可写入/读取存储器及存取控制电路；因此，随着使用者选择不同的量测项目，参考电压产生电路会输出其相对应的参考电压。

因此，本发明的一主要目的在于提供一种可依据量测模式而自动调整参考电压的多功能量测装置，此量测装置可随着使用者选择不同的量测项目，参考电压产生电路会输出符合此量测项目的参考电压；因此，各个量测模式都有独立的参考电压，可一并校正模拟前端电路的误差，使量测装置具有较高的精准度。

本发明的另一主要目的在于提供一种可依据量测模式而自动调整参考电压的多功能量测装置，此量测装置是利用操作接口上原有的按键来完成参考电压的校正，并不需要额外的机具；因此，校正上较方便且快速。

依据上述的目的，本发明首先提出一种可调整参考电压的多功能量测装置，是包括模拟前端电路、量测电路、参考电压产生电路、存取控制电路、控制电路及显示器。模拟前端电路是将待测信号或待测元件转成适当的信号，以供量测电路量测并进一步将量测结果输出至显示装置。而参考电压产生电路，是与量测电路电性连接，以输出一参考电压至量测电路。存取控制电路，是与参考电压产生电路及控制电路电性连接，其中，当多功能量测装置处在量测模式时，存取控制电路是根据使用者所选择的量测项目，而输出一控制信号至参考电压产生电路，以调整参考电压产生电路所输出的参考电压。

此外，本发明也包括配置于上述量测装置中的芯片。量测芯片，包括：一模拟前端电路，是用来接收一第一待测信号并输出一第二待测信号；一量测电路，是与模拟前端电路电性连接，以测量第二待测信号并输出一量测值至一显示器；一参考电压产生电路，是与量测电路电性连接，以输出一参考电压至量测电路；及一存取控制电路，是与参考电压产生电路电性连接，当量测芯片处在一量测模式时，存取控制电路是根据使用者所选定的量测项目，而输出一控制信号至参考电压产生电路，以调整参考电压产生电路所输出的参考电压。

附图说明

为能更清楚地说明本发明，以下列举较佳实施例并配合附图详细说明如后，其中：

图1是现有的一种多功能电表；

图2是已知的一种多功能电表其参考电压产生方式；

图3是本发明的一种量测装置；

图4是本发明的一种量测装置的方块图；及

图5是本发明的一种量测装置其参考电压产生电路的方块图。

具体实施方式

首先，请参考图3，是本发明的一种实施例，是一种可调整参考电压的量测装置。此量测装置20，是一多功能电表，具有一外壳21，且在外壳21的底部设有一对测试探针22、23，以量测一待测信号24。除此之外，外壳21上具有一操作接口25及一显示器26，操作接口25上设有一旋钮27，可经旋转以选择不同的量测模式，例如：量测电压值、量测电流值、量测二极管等，使量测的结果显示于显示器26上。且，操作接口25上具有一按键28，可供使用者或操作者选择或设定之用。

而如图4所示，是上述量测装置20的方块图。量测装置20包括一旋钮27、一按键28、一模拟前端电路31、一量测电路32、一参考电压产生电路33、一电可擦除只读存储器(EEPROM)34、一电可擦除只读存储器(EEPROM)控制器35、一控制电路36及一显示器37。模拟前端电路31，主要是由信号侦测元件、频率检测电路、放大器或滤波器等所组成，可以接收一第一待测信号30并输出一第二待测信号，例如：特定范围内的电压信号。量测电路32，是与模拟前端电路31电性连接，以测量第二待测信号并将量测结果输出至显示器37。参考电压产生电路33，是与量测电路32电性连接，以输出一参考电压(Vr)至量测电路32。电可擦除只读存储器34是储存有预先设定的多个电压参数项目。EEPROM控制器35，是与电可擦除只读存储器34及参考电压产生电路33电性连接，EEPROM控制器35可以读取储存于电可擦除只读存储器34中的资料，并输出一控制信号至参考电压产生电路33，以调整参考电压产生电路33所输出的参考电压。控制电路36则是和旋钮27、按键28、模拟前端电路31、量测电路32、参考电压产生电路33以及EEPROM控制器35等电性连接。因此，当使用者将旋钮27调到某一量测模式时，例如：量测二极管，控制电路36会进一步将模拟前端电路31切换到量测二极管所需的电路，并且命令EEPROM控制器35从电可擦除只读存储器34中读取二极管量测所对应的电压参数项目。EEPROM控制器35会进一步将此电压参数项目形成一控制信号并输出到参考电压产生电路33，使参考电压产生电路33产生一二极管量测所对应的参考电压。

接着，请参阅图5，是上述量测装置20其参考电压产生电路33的方块图。参考电压产生电路33是包含一能阶电路331、一电压放大器332、一数字模拟转换器(DAC)333、一输出多任务器334。能隙电路331，是输出一能隙参考电压(Vref)，电压放大器332，是与能隙电路331电性连接，以接收能隙参考电压(Vref)及一增益控制输入，并且输出一第一电压(Va)及一第二电压(Vb)。数字模拟转换器(DAC)，是与电压放大器332电性连接，以接收上述第二电压(Vb)及一DAC输入码，并进一步输出一第三电压(Vc)。而输出多任务器334，是与电压放大器332及数字模拟转换器333电性连接，以接收上述第一电压(Va)及第三电压(Vc)，且输出多任务器334也接收一输出选择信号，以决定第一电压(Va)或第三电压(Vc)作为输出电压；此输出电压就是参考电压产生电路33所输出的参考电压(Vr)。

上述增益控制输入、DAC输入码及输出选择信号即组成所谓的电压参数项目。增益控制输入是包括一第一增益及一第二增益，其中，第一增益与能隙参考电压(Vref)的乘积是第一电压(Va)，而第二增益与能隙参考电压(Vref)的乘积是第二电压(Vb)。上述第一增益或第二增益可以是大于、小于或等于一，使得电压放大器332可以是对能隙参考电压(Vref)做放大、衰减或不做电压改变。当然，第一增益与第二增益也可以是相同数值。而第三电压是第二电压与DAC输入码其对应数值的乘积。

因此，当量测装置20生产完成时，生产者必须将量测装置20切换到校正的状态或模式，以取得上述电压参数项目。在校正的状态或模式下，生产者选择一种量测模式并由操作接口25上的按键28来改变上述增益控制输入、DAC输入码及输出选择信号，以调整参考电压产生电路33的输出电压。而当参考电压产生电路33所输出的参考电压达到符合精准度的要求时，生产者再利用按键28将此时的增益控制输入、DAC输入码及输出选择信号储存到电可擦除只读存储器，将含有增益控制输入、DAC输入码及输出选择信号的电压参数项目依据量测模式存至对应的地址。以上，便完成一种量测模式其参考电压的校正。而生产者再依相同的步骤，设定其它量测模式其参考电压所对应的增益控制输入、DAC输入码及输出选择信号并存到电可擦除只读存储器。因此，上述校正方式仅需使用到原本操作接口25上的按键28，是不需要额外的机具，是可提供一较方便且快速的校正。而且，不同的量测模式都有各自独立的参考电压，使量测装置20具有较佳的精准度。

Claims (10)

1.一种量测芯片，包括：一模拟前端电路，用以接收一第一待测信号并输出一第二待测信号，一量测电路，与该模拟前端电路电性连接，以测量该第二待测信号并输出一量测值至一显示器，一参考电压产生电路，与该量测电路电性连接，以输出一参考电压至该量测电路，一控制电路，与该模拟前端电路、该量测电路及该参考电压产生电路电性连接，其中该量测芯片的特征在于：

该量测芯片进一步包括一存取控制电路，该存取控制电路与该控制电路及该参考电压产生电路电性连接，当该量测芯片处于一校正模式时，选定一量测项目并将相应该量测项目的一特定信号输入以调整出一相应该量测项目的一参考电压，该控制电路将该特定信号储存至该存取控制电路。

2.如权利要求1所述的量测芯片，其中该特定信号包括一增益控制输入、一输入码及一输出选择信号。

3.如权利要求2所述的量测芯片，其中该参考电压产生电路包括：

一能隙电路，用以输出一能隙参考电压；

一电压放大器，与该能隙电路电性连接，以接收该能隙参考电压及该增益控制输入，且输出一第一电压及一第二电压；

一数字模拟转换器，与该电压放大器电性连接，以接收该第二电压及该输入码，且输出一第三电压；及

一输出多任务器，与该电压放大器及该数字模拟转换器电性连接，以接收该第一电压及该第三电压，且进一步接收该输出选择信号，以决定该第一电压或该第三电压作为一输出电压。

4.如权利要求1所述的量测芯片，其中该存取控制电路包含一存储器，该存储器与该存取控制电路电性连接。

5.如权利要求1所述的量测芯片，其中该存取控制电路是一电可擦除只读存储器控制器。

6.一种量测芯片，包括：一模拟前端电路，用以接收一第一待测信号并输出一第二待测信号，一量测电路，与该模拟前端电路电性连接，以测量该第二待测信号并输出一量测值至一显示器，一参考电压产生电路，与该量测电路电性连接，以输出一参考电压至该量测电路，一控制电路，与该模拟前端电路、该量测电路及该参考电压产生电路电性连接，其中该量测芯片的特征在于：

该量测芯片进一步包括一存取控制电路，该存取控制电路与该控制电路及该参考电压产生电路电性连接，当该量测芯片处于一量测模式时，该存取控制电路是根据使用者所选定的量测项目，而输出一特定信号至该参考电压产生电路，以调整该参考电压产生电路所输出的该参考电压。

7.如权利要求6所述的量测芯片，其中该特定信号包括一增益控制输入、一输入码及一输出选择信号。

8.如权利要求7所述的量测芯片，其中该参考电压产生电路包括：

一能隙电路，用以输出一能隙参考电压；

一电压放大器，与该能隙电路电性连接，以接收该能隙参考电压及该增益控制输入，且输出一第一电压及一第二电压；

一数字模拟转换器，与该电压放大器电性连接，以接收该第二电压及该输入码，且输出一第三电压；及

一输出多任务器，与该电压放大器及该数字模拟转换器电性连接，以接收该第一电压及该第三电压，且进一步接收该输出选择信号，以决定该第一电压或该第三电压作为一输出电压。

9.如权利要求6所述的量测芯片，其中该存取控制电路是一电可擦除只读存储器控制器。

10.一种可调整参考电压的多功能量测装置，包括一外壳，该外壳上至少配置一输入端、一显示装置及一输入按键，该外壳中配置一量测芯片，该量测芯片与该输入端、该显示装置及该输入按键电性连接，而该量测芯片包括：

一模拟前端电路，用以接收一待测信号；

一量测电路，与该模拟前端电路电性连接；

一参考电压产生电路，与该量测电路电性连接；

一存取控制电路，与该参考电压产生电路电性连接；

一控制电路，与该模拟前端电路、该量测电路、该参考电压产生电路及该存取控制电路电性连接；

其中该存取控制电路储存有预先设定的多个参考电压参数项目。

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