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高电压信号跟随---万用表原理求教!

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本帖最后由 magic_yuan 于 2014-1-5 19:26 编辑

各位大侠,
   1, 这几天需要对一个变化的高电压信号(-30V~+50V范围)进行跟随 ,且要求较高精度,苦于找不到合适的跟随器,用了浮动电源+普通OP,最后干扰十分严重。。。于是想万用表是如何处理高电压信号的,且6位半的表精度还能做到如此牛B。
   2,万用表-----无论是上电池的还是插220V的万用表,检测电压的结果均是其红黑表笔的电压差。且测量时是高阻输入的。
       疑问:如果万用表测量电压的原理类似仪表运放来差分处理,那万用表的红黑表笔端得选用多牛的OP才是,还要保证精度和速度,几乎不敢想象。
       万用表内部(34401A这种直接插220V)是不是设置了浮动电源,然后以双表笔的其中一根为浮动地,这样就能对很高的电压进行处理了?----估计不是。
  问题:1,究竟万用表是如何实现高压高速高精度差分测量的?    2,对交流的高电压信号实现高精度跟随有什么好的方案?
  跪求解答!!!!
  十分感谢!

如图中所示,信号从ADC-IN输入,经过继电器后输入OP,而OP采用浮地的正负12V供电,其中浮地连接OP的输入端(和信号隔着一个5K电阻),即以输入信号为基准。采用金升阳的浮地模块产生电压给OP供电。
  实际中档ADC-IN输入1V信号,则测量GND和FNGD之间,发现存在0.1V左右的交流噪声。
去掉C126和R26后情况有所改善,FNGD和GND之间依然存在10毫伏左右的交流噪声。
不知道从原理上分析哪里出了问题。

111.jpg (37.25 KB )

111.jpg

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沙发
NE5532| | 2014-1-5 11:55 | 只看该作者
万用表电压档进来就是分了压的,调整分压比就调整了档位。另外,万用表不对大地构成参考,本来就是个浮动的东东。楼主可以研究一下早期的指针式万用表,就豁然开朗了。

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板凳
magic_yuan|  楼主 | 2014-1-5 12:09 | 只看该作者
NE5532 发表于 2014-1-5 11:55
万用表电压档进来就是分了压的,调整分压比就调整了档位。另外,万用表不对大地构成参考,本来就是个浮动的 ...

多谢大侠,
  万用表本身浮动,那黑色的表笔为其内部的“地”?
  早起指针式万用表,不知道大侠有推荐的搜索关键词么?
  迫切需要解决高电压跟随的技术问题,急。。。。。。。再次感谢!

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地板
NE5532| | 2014-1-5 12:18 | 只看该作者
黑表笔是内部参考地,楼主搜500型万用表电路图。

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5
magic_yuan|  楼主 | 2014-1-5 12:36 | 只看该作者
NE5532 发表于 2014-1-5 12:18
黑表笔是内部参考地,楼主搜500型万用表电路图。

我用金升阳的芯片搭建了浮动电源给OP供电,然后将输入信号连接到浮动地,用万用表测量发现---浮动地对被测量信号形成了干扰,引入了交流成分。
不知道万用表浮动地---黑表笔,是如何没有形成干扰得。
搜索500型万用表看看。
感谢!

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6
magic_yuan|  楼主 | 2014-1-5 12:38 | 只看该作者
NE5532 发表于 2014-1-5 12:18
黑表笔是内部参考地,楼主搜500型万用表电路图。

昨天我也想,黑表笔可能是内部参考地,于是测量了手头上的FLUKE受持万用表,发现其内部电池负极和黑表笔并没有连通。。。。。。

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7
戈卫东| | 2014-1-5 13:45 | 只看该作者
万用表不需要高速的吧。。。

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magic_yuan 2014-3-25 14:35 回复TA
或许这是我问题的最终所在,今天结贴发现大侠这句话对我有所启发。TKS。 
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叶伤| | 2014-1-5 16:21 | 只看该作者
检流加一个电压方向指示行得通不?先整成直流,然后加一个电压方向判断来输出正电压或负电压,就不用纠结交直流了。

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9
NE5532| | 2014-1-5 16:47 | 只看该作者
楼主在用交流电源供电?

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10
magic_yuan|  楼主 | 2014-1-5 18:06 | 只看该作者
NE5532 发表于 2014-1-5 16:47
楼主在用交流电源供电?

我用的DC-DC模块,正负12伏浮动电源给OP供电

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11
NE5532| | 2014-1-5 19:14 | 只看该作者
把要测的高压信号分压进来,照低压信号处理就可以了。

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12
magic_yuan|  楼主 | 2014-1-5 19:16 | 只看该作者
NE5532 发表于 2014-1-5 19:14
把要测的高压信号分压进来,照低压信号处理就可以了。

系统设计必须使高压信号高阻抗跟随进入系统,然后再进行处理。

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13
magic_yuan|  楼主 | 2014-1-5 19:28 | 只看该作者
NE5532 发表于 2014-1-5 19:14
把要测的高压信号分压进来,照低压信号处理就可以了。

刚更新了原帖,具体情况详细说明了了。大侠要有时间还请指点。十分感谢!

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14
magic_yuan|  楼主 | 2014-1-5 20:22 | 只看该作者
查了下手持万用表资料,黑表笔确实是连接电源GND的。

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15
gregy_cn| | 2014-1-5 23:16 | 只看该作者
高阻抗是需要多少阻抗呀?
大部分的万用表在±50V电压测量情况下都是10M欧姆输入阻抗的,采用的分压电阻为10M欧姆。由于采用分压电阻,电阻上有热功耗,导致电阻阻值变化,所以精度有所下降。为了克服电阻精度的限制,有一款8位半万用表采用了高压运放输入结构,在±100V范围内都是10G欧姆输入阻抗。
如果LZ的测量精度不高,直接分压,然后测量。

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16
鸟鸟| | 2014-1-5 23:30 | 只看该作者

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magic_yuan 2014-1-6 00:15 回复TA
看着兄弟发笑脸转眼三年 
17
magic_yuan|  楼主 | 2014-1-6 00:15 | 只看该作者
gregy_cn 发表于 2014-1-5 23:16
高阻抗是需要多少阻抗呀?
大部分的万用表在±50V电压测量情况下都是10M欧姆输入阻抗的,采用的分压电阻为1 ...

多谢大侠。
  这个电路不仅仅是测量的问题,也是反馈回路的一部分,所以无法分压啊。

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18
knight_21ic| | 2014-1-6 09:05 | 只看该作者
1、采用分压方式
2、浮地
3、干扰应该是共模干扰,加入共模电感以及辅助电容 应该会好很多

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magic_yuan 2014-1-6 10:18 回复TA
请仔细看帖,发帖和原帖几乎对不上 
19
w522930954| | 2014-1-6 10:18 | 只看该作者
万用表测高压就是电阻分压啊,跟电表一样。。。不用跟随进来,。。1V的电压还经过继电器的话,可以考虑把继电器去掉先,继电器动作的时候会产生高频谐波。10mv的交流噪声都不能接受么?电源恐怕脱不了干系。

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magic_yuan|  楼主 | 2014-1-6 10:24 | 只看该作者
w522930954 发表于 2014-1-6 10:18
万用表测高压就是电阻分压啊,跟电表一样。。。不用跟随进来,。。1V的电压还经过继电器的话,可以考虑把继 ...

多谢大侠,
  系统要求到1MV以下(RMS)的纹波。采用系统5V供电产生的浮地电压,现在初步怀疑是浮地电源对地有寄生效应。根据实验结果大致等效为一个对地的交流电流源。不知道有什么措施可对改进对浮地的寄生效应。

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