TWM367334U - Multifunctional measurement device with a plurality of reference voltages - Google Patents

Description

M367334 五、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 本創作係關於一種數位多功能電錶（Digital Multi-Meter, DMM)，特別是關於一種可依照量測模式而調整參考電壓的數 位多功能電錶。 - 【先前技術】 • 按，一般習用之多功能電錶，如第1圖所示，包括一類 比前端電路10、一量測電路11、一控制電路12及一顯示器 13。類比前端電路10係將待測訊號（如電壓、電流、溫度等） 或待測元件（如電阻、電容、二極體等）轉成量測電路11可接 受的訊號，如：特定範圍内的電壓訊號。然後，量測電路11 再對此訊號進行量測，並進一步將量測結果輸出至顯示器13。 上述量測裝置11在執行量測時，除接收輸入訊號外，也 接收一參考電壓（reference voltage, Vr)，使輸入訊號相對於參 φ 考電壓的比值作為輸出結果。但，隨著待測訊號與待測元件的 不同，會使用不同的量測模式，因此，也需提供多組的參考電 壓（¥1-1，¥1-2，._.，¥1*-11)。而這些參考電壓的選擇，是由控制電 路12依據量測模式而決定的。 - 如第2圖所示，習知之多功能電錶其參考電壓（Vr)都是由 一參考電壓源(Vs)經電阻分壓而產生。參考電壓源(Vs)可以使 用能隙電路(bandgap circuit)或齊納二極體（zener diode)。而為 了讓電錶的量測結果達到一定的精準度，係利用可變電阻，使 參考電壓（Vr)的誤差能小到一定的範圍之内。因此，在電錶生 產完成時，必須使用機具調整可變電阻才能完成校正。而由於 M367334 每個量測模式都有各自的參考電壓，所以必須針對每一量測模 式都進行可變電阻的調整；因此，校正不方便、生產速度也不 容易提高，且在校正過程中容易受到外界環境影響而增加校正 的困難。另外，有些電錶為了節省成本，係將數種量測模式共 用一個參考電壓，例如：直流電壓/交流電壓/直流電流/交流電 流/二極體等量測模式共用一個參考電壓。這個方式雖然可以 節省成本，但由於每個量測模式使用的類比前端電路有所不 同，係具有不同的誤差，共用一個參考電壓係無法將所有量測 模式的前端電路誤差一併校正，因此可能會犧牲某些量測模式 的精準度。 【新型内容】 鑒於上述之創作背景中，為了解決多功能數位電表校正上 的不便、費時及犧牲精準度的問題，本創作提供一種可依據量 測模式而自動調整參考電壓的多功能量測裝置「係配置亦可寫 入/讀取記憶體及存取控制電路；因此，隨著使用者選擇不同 的量測項目，參考電壓產生電路會輸出其相對應的參考電壓。 因此，本創作之一主要目的在於提供一種可依據量測模式 而自動調整參考電壓的多功能量測裝置，此量測裝置可隨著使 用者選擇不同的量測項目，參考電壓產生電路會輸出符合此 量測項目的參考電壓；因此，各個量測模式都有獨立的參考 電壓，可一併校正類比前端電路的誤差，使量測裝置具有較 局的精準度。 本創作之另一主要目的在於提供一種可依據量測模式而 自動調整參考電壓的多功能量測裝置，此量測裝置係利用操作 M367334 介面上原有的按鍵來完成參考電壓的校正，並不需要額外的機 具；因此，校正上較方便且快速。 依據上述之目的，本創作首先提出一種可調整參考電壓的 多功能量測裝置，係包括類比前端電路、量測電路、參考電壓 產生電路、存取控制電路、控制電路及顯示器。類比前端電 路係將待測訊號或待測元件轉成適當的訊號，以供量測電路量 測並進一步將量測結果輸出至顯示裝置。而參考電壓產生電 路，係與量測電路電性連接，以輸出一參考電壓至量測電路。 存取控制電路，係與參考電壓產生電路及控制電路電性連 接，其中，當多功能量測裝置處在量測模式時，存取控制電 路係根據使用者所選擇的量測項目，而輸出一控制訊號至參考 電壓產生電路，以調整參考電壓產生電路所輸出之參考電壓。 此外，本創作也包括配置於上述量測裝置中的晶片。量測 晶片，包括：一類比前端電路，係用來接收一第一待測訊號並 輸出一第二待測訊號；一量測電路，係與類比前端電路電性連 接，以測量第二待測訊號並輸出一量測值至一顯示器；一參考 電壓產生電路，係與量測電路電性連接，以輸出一參考電壓至 量測電路；及一存取控制電路，係與參考電壓產生電路電性 連接，當量測晶片處在一量測模式時，存取控制電路係根據 使用者所選定之量測項目，而輸出一控制訊號至參考電壓產生 電路，以調整參考電壓產生電路所輸出之參考電壓。 【實施方式】 首先，請參考第3圖，係本創作之一種實施例，係一種 可調整參考電壓的量測裝置。此量測裝置20，係一多功能電 錶，具有一外殼21，且在外殼21的底部設有一對測試探針22; M367334 23，以量測一待測訊號24。除此之外，外殼21上具有一操作 介面25及一顯示器26，操作介面25上設有一旋鈕27，可經 旋轉以選擇不同的量測模式，例如：量測電壓值、量測電流值、 量測二極體等，使量測的結果顯示於顯示器26上。且，操作 介面25上具有一按鍵28，可供使用者或操作者選擇或設定之 用。 而如第4圖所示，係上述量測裝置20之方塊圖。量測裝 置20包括一旋鈕27、一按鍵28、一類比前端電路31、一量 測電路32、一參考電壓產生電路33、一電氣擦拭唯讀記憶體 (EEPROM)34、一電氣擦拭唯讀記憶體(EEPROM)控制器35、 一控制電路36及一顯示器37。類比前端電路31，主要係由訊 號偵測元件、頻率檢測電路、放大器或濾波器等所組成，可以 接收一第一待測訊號30並輸出一第二待測訊號，例如：特定 範圍内的電壓訊號。量測電路32，係與類比前端電路31電性 連接，以測量第二待測訊號並將量測結果輸出至顯示器37。 參考電壓產生電路33，係與量測電路32電性連接，以輸出一 參考電壓(Vr)至量測電路32。電氣擦拭唯讀記憶體34係儲存 有預先設定之複數個電壓參數項目。EEPROM控制器35，係 與電氣擦拭唯讀記憶體34及參考電壓產生電路33電性連接， EEPROM控制器35可以讀取儲存於電氣擦拭唯讀記憶體34 中的資料，並輸出一控制訊號至參考電壓產生電路33，以調 整參考電壓產生電路33所輸出的參考電壓。控制電路36則係 和旋鈕27、按鍵28、類比前端電路31、量測電路32、參考電 壓產生電路33以及EEPROM控制器35等電性連接。因此， 當使用者將旋鈕27調到某一量測模式時，例如：量測二極體， 控制電路36會進一步將類比前端電路31切換到量測二極體所 M367334 需的電路’並且命令EEPROM控制器35從電氣擦拭唯讀記憶 體34中讀取二極體量測所對應的電壓參數項目。EEPROM控 制器35會進一步將此電壓參數項目形成一控制訊號並輸出到 參考電壓產生電路33，使參考電壓產生電路33產生一二極體 量測所對應的參考電壓。 接著’請參閱第5圖，係上述量測裝置20其參考電壓產 ’ 生電路33之方塊圖。參考電壓產生電路33係包含一能階電路 • 331、一電壓放大器332、一數位類比轉換器（DAC)333、一輸 ^ 出多工器334。能隙電路331，係輸出一能隙參考電壓(Vref)， 電壓放大器332，係與能隙電路331電性連接，以接收能隙參 考電壓（Vref)及一增益控制輸入’並且輸出一第一電壓（Va)及 一第二電壓(Vb)。數位類比轉換器（DAC)，係與電壓放大器332 電性連接，以接收上述第二電壓（Vb)及一 DAC輸入碼，並進 一步輸出一第三電壓(Vc)。而輸出多工器334，係與電壓放大 器332及數位類比轉換器333電性連接，以接收上述第一電壓 (Va)及第三電壓(VC) ’且輸出多工器334也接收一輸出選擇訊 號，以決定第一電壓(Va)或第三電壓(Vc)作為輸出電壓；此輸 • 出電壓就是參考電壓產生電路33所輸出的參考電壓(Vr)。 上述增益控制輸入、DAC輸入碼及輸出選擇訊號即組成 所謂的電壓參數項目。增益控制輪入係包括一第一增益及一 第二增益，其中，第一增益與能隙參考電壓(Vref)的乘積係第 一電壓(Va)，而第二增益與能隙參考電壓(Vref)的乘積係第二 ' 電壓（Vb)。上述第一增益或第二增益可以係大於、小於或等 於一，使得電壓放大器332可以係對能隙參考電壓（Vre〇做放 大、衰減或不做電壓改變。當然，第一增益與第二增益也可 以係相同數值。而第三電壓係第二電壓與DAC輸入碼其對應 7 M367334 數值的乘機。 因此，當量測裝置20生產完成時，生產者必須將量測 裝置20切換到校正的狀態或模式，以取得上述電壓參數項 在校正的狀態或模式下，生產者選擇一種量測模式並藉 由操作介面25上的按鍵28來改變上述增益控制輸入、DAc 輪入碼及輸出選擇訊號，以調整參考電壓產生電路33的輸出 電壓。而當參考電壓產生電路33所輸出的參考電壓達到符合 精準度的要求時，生產者再利用按鍵28將此時的增益控制輸 入、DAC輪入碼及輸出選擇訊號儲存到電氣擦拭唯讀記憶， 將3有增益控制輸入、DAC輸入碼及輸出選擇訊號的電壓參 數項目依據量測模式存至對應的健。以上，便完成一種量 模式其參考電壓的校正。而生產者再依相同的步驟，設定 其他量測模式其參考電壓所對應的增益控制輸人、DAC輸入 竭及輸出選擇訊號並存到電氣擦拭唯讀記憶。因此，上述校 =方式僅需使用到原本操作介面25上的按鍵Μ，係不需要 卜的，具，係可提供一較方便且快速的校正。而且，不同 =量測模式都有各自獨立的參考電壓，使量測裝置2 0具有較 佳的精準度。 【圖式簡單說明】 第1圖 第2圖 第3圖 第4圖 第5圖 塊圖。 係習用之一種多功能電錶； 係習知之一種多功能電錶其參考電壓產生方式； 係本創作之一種量測裝置； 係本創作之一種量測裝置之方塊圖；及 係本創作之一種量測裝置其參考電壓產生電路之方 8 M367334 【主要元件符號說明】 20 量測裝置 21 外殼 22 測試探針 23 測試探針 24 待測訊號 • 25 操作介面 26 顯示器 27 旋钮 28 按鍵 30 待測訊號 31 類比前端電路 32 量測電路 •33 參考電壓產生電路 331 能隙電路 332 電壓放大器 ' 333 數位類比轉換器（DAC) 334 輸出多工器 34 電氣擦拭唯讀記憶體(EEPROM) 35 EEPROM控制器 9 M367334 36 37 控制電路 顯示器

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Claims (1)

1. M367334 六、申請專利範圍： 1. 一種量測晶片，包括：一類比前端電路，用以接收一第—待測 訊號並輸出-第二待測訊號，一量測電路，與該類比前端電路 電性連接，以測量該第二待測訊號並輸出一量測值至一顯示 器，一參考電壓產生電路，與該量測電路電性連接，以輸出一 ^考電壓至該量測電路，-控制電路，與該類比前端電路、該 量測電路及該參考電壓產生電路電性連接，其中該量測晶^ 特徵在於： aa 該量測晶片進一步包括一存取控制電路，該存取控制電路與該 ㈣電路及該參考電壓產生電路電性連接，當該量測晶片= —校正模式時，敎-量測項目並將相應該量測項目之—特定 訊號輸入以調整出-相應該量測項目之一參考電壓，該控制= 路將該特定訊號儲存至該存取控制電路。 ^二請專利範圍第丨項所述之量測晶心其中簡比前端電路 匕3頻率檢測電路、放大器或濾波器。 3·^請專利範圍第丨項所述之量測晶片，其中該特定訊號係包 一增益控制輪入、一輸入碼及一輸出選擇訊號。 =中請專利第3項所述之量測晶片，其中 電路包括： 7 %宏座生 —能隙電路，用以輸出一能隙參考電壓； 1壓放大H ’係與該能隙電路電性連接，以 電壓及該增益控制輸入，且輸出一第一電堡及-第二電Ϊ考 一 2類比轉換器’係與該電㈣大器電性連接 兮 -電壓及該輸入碼，且輸出一 按收該第 ;輸出多工器，係與該《放大器及該數位類比轉換，電性連 接，以接收該第-„及該第三，且進—步接收該輸出2 11 M367334 5 “ 蚊該第—電壓或該第三電壓作為—輸出電壓。 .st專利範圍第4項所述之量測晶片，其中該輸出多 該輪出電壓即為該參考電壓產生電路所輸出之該參考電壓 利範圍p項所述之量測日日日片’其中該存取控制電路 ^ 3 5己憶體，該記憶體與該存取控制電路電性連接。 7.Γ^Γ圍第1項所述之量測晶片，其中該存取控制電路 係電氣擦拭唯讀記憶體控制器。 8’ ，包括：—類比前端電路’用以接收-第-待測 電性、車2 —第—待測訊號’―量測電路，與該類比前端電路 哭連接，以測量該第二待測訊號並輸出—量測值至-顯示 二-參考電壓產生電路，與該量測電路·連接，以輸出一 電壓至該量測電路，—控制電路’與該類比前端電路、該 測電路及該參考電壓產生電路電性連接， 特徵在於： 里只』日日月之 =晶片進-步包括—存取控制電路，該存取控制電路與該 ^電路及該參考電壓產生電路連接，當該祕晶片—處於 目，測模式時’該存取控制電路係根據使用者所選定之量測項 :’而輸出—特定訊號至該參考電壓產生電路，以調整該參考 9壓產生電路所輸出之該參考電壓。 月專;ί】範圍第8項所述之量測晶片，其中該類比前端電路 10包含頻率檢測電路、放大器或遽波器。 、月專利範圍第8項所述之量測晶片，其中該特定訊號係包 益控制輪人、—輸人碼及—輸出選擇訊號。 4 /明專利範圍第10項所述之量測晶片，其中該參考電壓產 一能隙電路， 用以輪出一能隙參考電壓 12 M367334 一電壓放大器，係與該能隙電路電性連接，以接收該能隙參考 電壓及該增益控制輸入，且輸出一第一電壓及一第二電壓； 一數位類比轉換器，係與該電壓放大器電性連接，以接收該第 二電壓及該輸入碼，且輸出一第三電壓；及 一輸出多工器，係與該電壓放大器及該數位類比轉換器電性連 接，以接收該第一電壓及該第三電壓，且進一步接收該輸出選 ' 擇訊號，以決定該第一電壓或該第三電壓作為一輸出電壓。 - 12.如申請專利範圍第11項所述之量測晶片，其中該輸出多工器 之該輸出電壓即為該參考電壓產生電路所輸出之該參考電壓。 ® 13.如申請專利範圍第8項所述之量測晶片，其進一步包含一記 憶體，該記憶體與該存取控制電路電性連接。 14. 如申請專利範圍第8項所述之量測晶片，其中該存取控制電路 係一電氣擦拭唯讀記憶體控制器。 15. —種量測晶片，包括： —類比前端電路，用以接收一待測訊號； 一量測電路，與該類比前端電路電性連接； 一參考電壓產生電路，與該量測電路電性連接； • 一存取控制電路，與該參考電壓產生電路電性連接； 一控制電路，與該類比前端電路、該量測電路、該參考電壓產 生電路及該存取控制電路電性連接； 其中該存取控制電路儲存有預先設定之複數個參考電壓參數 ' 項目。 . 16.如申請專利範圍第15項所述之量測晶片，其中該存取控制電 路係包含一記憶體，該記憶體與該存取控制電路電性連接。 17.如申請專利範圍第15項所述之量測晶片，其中該存取控制電 路係一電氣擦拭唯讀記憶體控制器。 13 M367334 ’其中該類比前端電 ’其中該複數個參考 、一輸入碼及一輸出 其中該參考電壓產 18. 如争請專利範圍第15項所述之量測晶片 路包含頻率檢測電路、放大器或濾波器。 19. 如申請專利範圍第15項所述之量測晶片 電壓參數項目之-係包括—增益控制輸入 選擇訊號。 20.如申請專利範圍第19項所述之量測晶片 生電路包括： 一旎隙電路，用以輸出一能隙參考電壓； -電壓放大器，係與該能隙電路電性連接，以接收該能隙參考 電壓及該增益控制輪入，且輸出一第一電磨及一第二電壓； :數位類比轉換器’係與該電壓放電性連接，以接收該第 一電壓及该輸入碼，且輸出一第三電壓；及 1出多H係與該電壓放大器及該數位類比 接’以接收該第一電壓及哕當一雪厭^ : 电性運 該第二電壓’且進—步接收該輸出選 擇訊说’以決定該第—電壓或該第三電壓作為—輸出電壓。 21·如申請專利範圍第2()項所述之量測晶片，其中該輸出多工器 22 之該輸出電壓即為該參考電壓產生電路所輸出之該參考電壓。 .一種可調整參考電壓的多功能量測裝置，包括-外殼，該外殼 = 一輸入端、一顯示褒置及-輸入按鍵，該外殼中配 減’③量測晶片與該輸人端、該顯示裝置及該輸入 按鍵電性連接，而該量測晶片包括： 一類比前端電路，用以接收一待測訊號； 一量測電路，與該類比前端電路電性連接； 一參考電屋產生電路，與該量測電路電性連接； 一存取控制電路’與該參考電壓產生電路電性連接； 一控制電路’與該類比前端電路、該量測電路、該參考電麼產 M367334 生電路及該存取控制電路電性連接； 其中該存取控制電路儲存有預先設定之複數個參考電壓參數 項目。 23.如申請專利範圍第22項所述之多功能量測裝置，其中當該量 測裝置處於一校正模式時，選定一量測項目並將相應該量測項 目之一特定訊號輸入以調整出一相應該量測項目之一該參考 • 電壓，該控制電路將該特定訊號儲存至該存取控制電路。 - 24.如申請專利範圍第22項所述之多功能量測裝置，其中當該量 測裝置處於一量測模式時，該存取控制電路係根據使用者所選 ® 定之量測項目，而輸出一特定訊號至該參考電壓產生電路，以 調整該參考電壓產生電路所輸出之該參考電壓。

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