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真有效值ac-dc芯片有哪些_真有效值ac-dc芯片详解

2019年11月06日 文章来源:网络整理 热度:183℃ 作者:刘英

  真有效值简介

  真有效值即为“真正有效值”之意,英文缩写为“TRMS”,有的文献也称为真均方根值。

  我们先回忆一下交流电压的有效值的表达式,它的定义如下:

  我们对式(1)进行变换,两边平方,并令;就得到真有效值电压的另一种表达式:

  

真有效值ac-dc芯片有哪些_真有效值ac-dc芯片详解

  从(3)式即得,对输入电压依次进行“取绝对值→平方/除法→取平均值”运算,也能得到交流电压的有效值,而且这公式更有使用价值。举例说明:假如要测量一电压变化范围是0.1V-10V,平方后u=10mV—100V,这就要求平方器具有相当大的动态范围(10000:1),这样的平方电路误差就可能超过1mV,要平方器能输出100V的电压,技术上是难以实现的。如果使用式(3)的既便于设计电路,也能保证了准确度。因此,目前大多数的集成单片真有效值/直流转换器均采用式(3)的原理而设计。

  真有效值仪表的的核心器件是TRMS/DC转换器。现在市场上这类单片的集成芯片很多,真有效值仪表普遍使用了这类集成电路。单片集成电路具有集成度高、功能完善,外围元件少,电路连接简单、电性能指标容易保证等诸多优点,这类芯片能准确、实时测量各种电压波形的有效值,无须考虑波形参数和失真,这些性能是平均值仪表无法比拟的。

  真有效值ac-dc芯片_LTC1966

  LTC1966工作原理

  LTC1966是美国凌特公司(LT)于2002年最新推出的真有效值RMS/DC转换器,与其他RMS/DC产品相比较,它在完成乘法/除法运算时,未采用通常的对数-反对数的计算方法,而是采用了全新的D-S计算技术。LTC1966具有简单电路接法(只有一个外接平均CAVE)、灵活的输入/输出结构(差分或单端)、灵活的供电方式(2.7V~5.5V单电源,最大范围为±5.5V双电源)、高准确度(50Hz~1kHz的误差只有0.25%)、良好的线性(小于0.02%)、很宽的动态电流范围、易于校准等特性。

  

真有效值ac-dc芯片有哪些_真有效值ac-dc芯片详解

  LTC1966采用MSOP-8封装,管脚排列及内部框图如图1所示,各引脚功能如下: GND—地;

  UIN1、UIN2—差分输入端1和2;

  USS—负电源端,对地接-5.5V电源或直接接地;

  UOUT—电压输出端。RMS平均值是通过此引脚与COM引脚之间的平均值电容CAVE来实现转换。

  COM—输出电压返回端。输出电压的产生和该引脚的电压有关。一般COM端接地,在AC+DC输入情况下,UOUT与COM引脚之间不平衡,该引脚应对地接一小电阻; UDD—正电源端。电压范围为2.7V~5.5V; EN—使能控制端,低电平有效。

  LTC1966内部主要包括4部分电路:D-S调制器、极性转换开关、低通滤波器(LPF)和关断控制电路。另外还包括基准电压源、电流源、二极管保护电路等。其中D-S调制器由二阶积分器与求和电路构成,用来完成除法运算(相当于除法器),它产生的一位输出信号的平均占空比与输入信号(UIN)和反馈信号(即输出信号UOUT)的比值成正比关系。

  控制极性转换开关起乘法器的作用,它对输入信号UIN和D-S调制器的一位输出信号进行乘法运算,进而获得(UIN)2/UOUT,并依此作为芯片的输出电压UOUT,从而完成RMS-DC的转换。低通滤波器由内部电阻r和外界的平均值电容CAVE所构成,实现RMS的取平均值功能。电容CAVE可以根据输入信号的频率范围来选择,注意:为了保证转换的稳定性和较小的偏移误差,平均值电容应选择薄膜电容,比如聚酯电容,其典型值为1mF。使能控制为高电平时,关断控制电路有效,LTC1966工作在低功耗的关断状态。

  LTC1966的典型应用电路如图2所示

  

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  图a采用的是差分输入方式,UIN为交流信号(其峰-峰值≤1V),+5V单电源供电,CC为隔直电容,其大小与输入信号频率有关;图b采用了能关断的单端输入方式,+2.7V单电源供电,使能端可直接接CMOS电路输出。

       4、基于LTC1966的多量程真有效值数字电压表。

  图3是由LTC1966构成的5量程3 1/2 位真有效值数字电压表的电路。

  

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