1 电压测量原理及系统组成
为了对不同量级的电压信 进行测量，对输入信 进行放大时就不能采用相同的增益倍数。系统要求能根据不同信 幅值，自动选择相适应的增益倍数。在本方案中采用单片机判断输入电平的量级，通过通道选择开关，控制前级放大器的增益系数，使其输出符合后级ADC的输入电平要求。再通过MCU对采样结果计算分析，将得到的结果显示在LED显示器上，可以通过按键控制测量的起始状态，默认状态下为一直处于测量状态。为消除信道在不同温度、湿度等状态下对测量的影响，增加了基准电压自校准功能，其测量系统框图如图1所示。
该部分中，实现增益控制主要依靠通道选择，本方案中采用四通道选择器ADG804，该器件导通电阻小于0．8 Ω，单电源供电，封装小，温度适应性强，通过地址线A0和A1选择导通路。单片机I／O口送数至ADG804的地址输入端，选择不同的反馈电阻值Rf，通过式(1)得到不同的放大增益系数G，进而确定事先定义的不同档位的切换。
G=Vo／Vi=Rf／Ri (1)
2．2 ADC变换电路
选择使用AD775作为本方案中的A／D变换器。AD775是一款CMOS、低功耗、8位、20 MSPS采样模数转换器(ADC)，内置采样功能和片内基准电压偏置电阻，可提供完整8位ADC解决方案。它采用流水线式或乒乓两步式FLASH架构，可提供最高35 MHz的采样速率，同时保持极低的功耗(60 mW)。该器件融合了出色的微分非线性(DNL)、高采样速率、低差分增益与相位误差、极低功耗以及+5 V单电源工作等特性，其参考电阻可采用多种配置方式进行连接，以处理不同的输入范围。与传统的FLASH型转换器相比，低输入电容提供易于驱动的输入负载。图3给出ADC的外围电路以及和MCU数据传输的连接关系。
3．2 通道自校准
为了消除信道给测量带来的误差，在电路和程序中增加了自校准部分。其主要原理是通过比对基准电压和待测电压在相同信道中的测量值，进一步消除系统信道带来的误差。基准电压通过稳压器件和一系列分压电阻得到一组不同量级且高精度的电压基准源，设置为1 mV，10 mV，50 mV，100 mV，500 mV，1 V等。设某通道的输入信 为VX，经过测量得到的结果为V’X；选择合适的量程范围，选择距离此范围最接近的基准电压VS1和VS2，经过同样的信道测量的结果为V’S1和V’S2，那么根据相似性原理可以得到：
通过在线基准电压校准从根本上消除了放大、滤波等环节由于器件参数分散性所引入的单向偏差问题，使测量系统的精度得到进一步的提升。
4 结 语
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