专利名称：配置有多波段低通滤波电路的量测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型设涉及一种量测装置，特别是涉及一种在万用电表
(multi-meter)上配置低通滤波电路，用以滤除输入的待测信号上的噪 声，其中，低通滤波电路是一可提供多种截止频率的多波段低通滤波电路 (variable bandwidth low pass filter)。
背景技术：
数字电表或万用电表可于电路装置维修时，执行电子参数的测量，这 些参数基本上包括交流电压及电流、直流电压及电流以及电阻值，而其余 参数如频率、电容值、温度亦可视需要增设于数字电表中。上述参数的选 择一般是经由使用者通过转盘(rotation knob)或按键来做切换，使量 测结果显示于屏幕上。
在上述交流电压的量测中，数字电表设有一方均根值转换器(RMS converter),使交流信号转换成直流信号以便于电压的量测。而由于待测 信号本身可能包含噪声(noise)、电压波尖(voltage spike)或开关瞬时 (switch transient),使方均根值转换器其输出的数值高于实际值，影响 电压的正确性。因此，目前有些数字电表会在方均根值转换器前端设置一 低通滤波器(lower pass filter),此低通滤波器可随使用者的需求而激 活或不激活。当使用者认为待测信号包含有一高频噪声时，可启动此低通 滤波器去除噪声，以得到较准确的数据。而使用者亦可不激活此低通滤波 器，以量测原本就无噪声的待侧信号。
这些在数字电表中配置低通滤波器其优点是，其可随使用者的经验或 需求，以决定低通滤波器是否启动/不启动；然而，待测信号其噪声可能 来自不同的频率范围，例如如果前述数字电表其低通滤波器的截止频率 为800Hz，而待测信号由60Hz实际信号及600Hz的噪声组成时，则启动低 通滤波器亦无法滤除600Hz的噪声；因此，仍无法准确地量测出正确值。
实用新型内容
鉴于上述的创作背景中，为了解决数字电表在量测上的正确性问题， 本实用新型提供一种配置有低通滤波电路的数字电表或万用电表，其低通 滤波电路可提供多种截止频率，以供使用者选择。
因此，本实用新型的一主要目的在于提供一种具有多波段低通滤波电 路的量测装置，此量测装置其低通滤波电路为多波段的，具有多个不同的 截止频率，当使用者在量测一待测信号时，可通过切换开关使低通滤波电 路提供所需的截止频率，以滤除可能的噪声，使量测出的电压值较为正确。
依据上述的目的，本实用新型首先提出一种多波段低通滤波电路的量 测装置，包括 一输入电路，用以接收一待测信号； 一多波段低通滤波电 路，与输入电路连接； 一频率量测电路，与多波段低通滤波电路连接并输 出一频率量测值至一显示器； 一均方根值转换器，与多波段低通滤波电路 连接； 一电压量测电路，与均方根值转换器连接并输出一电压量测值至显 示器； 一控制器，与多波段低通滤波电路、频率量测电路及电压量测电路 连接，用以控制量测装置的运作；以及一频率切换开关，配置于该量测装 置的一外壳上并与控制器连接；其中，上述多波段低通滤波电路由多个开 关、多个电阻及多个电容所组成。
依据上述的目的，本实用新型还提出一种配置有多波段低通滤波电路 的量测装置，包括 一输入电路， 一多波段低通滤波电路，与该输入电路 连接， 一频率量测电路，与该多波段低通滤波电路连接并输出一频率量测 值至一显示器， 一均方根值转换器，与该多波段低通滤波电路连接， 一电 压量测电路，与该均方根值转换器连接并输出一电压量测值至该显示器， 以及一控制器，与该多波段低通滤波电路、该频率量测电路及该电压量测 电路连接，用以控制该量测装置的运作，其中该量测装置的特征在于该 多波段低通滤波电路由多个开关、多个电阻及多个电容所组成；及一操作 接口，其配置有一频率切换开关及一电压/频率量测切换开关，该频率切 换开关及该电压/频率量测切换开关与该控制器连接。
本实用新型的有效果当使用者选择频率切换开关至某一频率时，经由控制器驱动多波段低通滤波电路中的至少一开关，通过改变电阻值使多 波段低通滤波电路提供相对应的截止频率，使高于此某一频率的噪声滤 除，量测出较接近实际信号的数值。


图l是本实用新型的量测装置的示意图； 图2是本实用新型的量测装置的方块图3是本实用新型的配置于量测装置中的多波段低通滤波电路一实 施例的方块图4是图3的多波段低通滤波电路增设一电压随偶器的方块图；及 图5是本实用新型的配置于量测装置中的多波段低通滤波电路另一 实施例的方块图。
主要元件符号说明
10量测装置 20外壳 22测试探针 24测试探针 26待测信号 28操作接口
30 显示器 32旋钮
34电压/频率量测切换开关
36频率切换开关
100输入电路
110多波段低通滤波电路
120频率量测电路
130显示器
140方均根值转换器
150 电压量测电路160控制器
170频率切换开关
180电压/频率量测切换开关
200 电压随偶器
具体实施方式
首先，请参考图1，为本实用新型的具有多波段低通滤波电路的量测 装置的示意图。此量测装置10，为一电表或万用电表，具有一外壳20， 且在外壳20的底部设有一对测试探针22; 24，以量测一待测信号26。除 此之外，外壳20上具有一操作接口 28及一显示器30，操作接口 28上设 有一旋钮32，可经旋转以选择不同的量测功能或模式，例如量测电压值、 量测电流值或量测电阻值，使量测结果显示于显示器30上。此外，操作 接口 28上还具有一电压/频率量测切换开关34及一频率切换开关36，电 压/频率量测切换开关34可供使用者切换电压量测或频率量测，而频率切 换开关36亦可供使用者选择或切换至不同的频率，使量测装置10提供不 同频率的滤波功能。
接着，请参考图2，为本实用新型的具有多波段低通滤波电路的量测 装置10的方块图。量测装置10包括 一个输入电路100，用以接收一待 测信号26; —个多波段低通滤波电路IIO，可提供多个截止频率，且与上 述输入电路100连接并将待测信号26过滤以输出一过滤后的信号； 一个 频率量测电路120，与多波段低通滤波电路110连接以量测过滤后信号的 频率值，并将此频率值输出至一显示器130; —方均根值转换器140，亦 与多波段低通滤波电路110连接，并提供一方均根值； 一电压量测电路 150，与方均根值转换器140连接以量测方均根值其电压值并将此电压值 亦输出至显示器130。除此之外，量测装置亦包含有一控制器160及一频 率切换开关170，控制器160有一端与频率切换开关170连接，有另一端 与多波段低通滤波电路110连接，频率切换开关170可供使用者选择或切 换至不同的频率，此处频率切换开关170其切换的不同频率对应于多波段 低通滤波电路110的多个截止频率，因此，当使用者选择频率切换开关170 至某一频率时，此选择信息经由控制器160以输出一控制信号至多波段低通滤波电路110，使多波段低通滤波电路110提供或切换至相对应的截止
频率。同时，显示器130亦会显示目前使用者所选择的截止频率。
此外，请继续参考图2，控制器160还进一步与一电压/频率量测切换 开关180、频率量测电路120及电压量测电路150连接。因此，当使用者 将电压/频率量测切换开关180切换至电压量测时，控制器160分别提供 一控制信号至频率量测电路120及电压量测电路150，使频率量测电路120 停止工作并使电压量测电路150处于工作状态中，因此，显示器130仅会 显示电压量测电路150所量测出的电压值；当电压/频率量测切换开关180 切换至频率量测时，显示器130只会显示频率量测电路120所输出的频率 量测值；而当电压/频率量测切换开关180切换至双显示模式时，显示器 130会同时显示电压量测电路150所量测出的电压值与频率量测电路120 所输出的频率量测值。
接着，请参考图3，为本实用新型的配置于量测装置中的多波段低通 滤波电路第一实施例的方块图。如图3所示，多波段低通滤波电路IIO由 一操作放大器0P1、三个电阻单元R1、 R2、 R3及三个电容器C1、 C2、 C3 所组成，其中三个电阻单元Rl、 R2、 R3是以串联方式配置于操作放大器 0P1的正输入端与一输入端(V一in)的间，而三个电容器C1、 C2、 C3中的第 一电容器C1及第二电容器C2与三个电阻单元R1、 R2、 R3形成一低通滤 波电路，请详图3。操作放大器0P1的负输入端则和其输出端连接并进一 步经由一第三电容器C3与三个电阻单元R1、 R2、 R3中的第二电阻单元R2 与第三电阻单元R3间的接点连接。上述三个电阻单元R1、 R2、 R3其每一 电阻单元都是由三个串联的电阻器(Rl 1-R12-R13 、 R21-R22-R23 、 R31-R32-R33)与二个开关SW1、 SW2并联而成，使每一电阻单元R1、 R2、 R3可经由其每一电阻单元内的二个开关SW1、 SW2的切换而都能提供三种 电阻值。在本实施例中，第一电容器C1、第二电容器C2及第三电容器C3 其数值可设为22nF、 lnF及4. 7nF。而当前述频率切换开关170切换至lkHz 的频率时，控制器160输出至多波段低通滤波电路110的控制信号是将电 阻单元R1、 R2、 R3内的二个开关SW1、 SW2都切换成0FF状态，使第一电 阻单元Rl、第二电阻单元R2及第三电阻单元R3其数值分别约为7. 5kQ 、 70. 2kQ及60kQ;此时，多波段低通滤波电路IIO其截止频率约为lkHz。而当前述频率切换开关170为切换至10kHz的频率时，控制器160输出至 多波段低通滤波电路110的控制信号是将开关SW1切换成OFF状态而开关 SW2切换成0N状态，使第一电阻单元R1、第二电阻单元R2及第三电阻单 元R3其数值分别约为750Q、 7.02kQ及6kQ;此时，多波段低通滤波电 路110其截止频率约为10kHz。同理，频率切换开关170亦可切换至100kHz 的频率，此时，控制器160输出至多波段低通滤波电路110的控制信号是 将二开关SW1、 SW2切换成ON状态，使第一电阻单元Rl、第二电阻单元 R2及第三电阻单元R3其数值更小，分别约为75Q、 702Q及600Q，使 多波段低通滤波电路110其截止频率约为100kHz。因此，当待测信号26 含有10kHz以上的噪声(noise)时，可将频率切换开关170切换至10kHz 的频率，使待测信号26其10kHz以上的噪声(noise)滤除后，方进行后续 的频率量测及电压量测。因此，通过本实用新型可将一些噪声(noise)、 电压波尖(voltage spike)及开关瞬时(switch transient)从较低频的正 弦波中移除，使多波段低通滤波电路110其输出的过滤后信号(V—out)为 较单纯的正弦波。此外，如图4所示，亦可在多波段低通滤波电路110前 端增设一电压随偶器200，以提高整体的输入阻抗值。
接着，请参考图5，为本实用新型的量测装置其多波段低通滤波电路 110的另一实施例的方块图。如图5所示，多波段低通滤波电路110与图 3相同，都由一操作放大器0P1、三个电阻单元R， 1、 R， 2、 R， 3及三个 电容器C1、 C2、 C3所组成，三个电阻单元R， 1、 R' 2、 R， 3亦是以串联 方式配置于操作放大器0P1的正输入端与一输入端(Vjn)的间。但，上述 三个电阻单元R' 1、R' 2、R' 3其每一电阻单元都是由三个电阻器(R， 11、 R， 12、 R， 13、 ； R， 21、 R， 22、 R， 23; R， 31、 R' 32、 R， 33)并联而 成，而在三个电阻单元R' 1、 R' 2、 R， 3之间及第三电阻单元R， 3与操 作放大器0P1之间各增设一开关(SW1、 SW2、 SW3)，上述开关(SW1、 SW2、 SW3)各有三个切换位置S0、 Sl、 S2，使每一电阻单元R， 1、 R， 2、 R' 3 可经由上述开关(SW1、 SW2、 SW3)的切换而都能提供三种电阻值。在本实 用新型的第二实施例中，上述第一电容器C1、第二电容器C2及第三电容 器C3其数值一样设为22nF、 lnF及4. 7nF。而当前述频率切换开关170 切换至lkHz的频率时，控制器160输出至多波段低通滤波电路110的控制信号是将开关(SW1、 SW2、 SW3)都切换至切换位置S0处，使第一电阻单 元R' 1其R' 11、第二电阻单元R， 2其R， 21及第三电阻单元R， 3其 R' 31导通而分别提供7.5kQ、 70. 2kQ及60kQ的电阻值；此时，多波 段低通滤波电路110其截止频率约为lkHz。而当前述频率切换开关170 切换至10kHz的频率时，控制器160输出至多波段低通滤波电路110的控 制信号是将开关(SW1、 SW2、 SW3)都切换至切换位置S1处，使第一电阻单 元R， 1其R' 12、第二电阻单元IT 2其R' 22及第三电阻单元R' 3其 R' 32导通而分别提供750Q、 7.02kQ及6kQ的电阻值，此时，多波段 低通滤波电路110其截止频率约为10kHz。同理，频率切换开关170亦可 切换至100kHz的频率，此时，控制器160输出至多波段低通滤波电路110 的控制信号是将开关(SW1、 SW2、 SW3)都切换至切换位置S2处，使第一电 阻单元R' 1其R' 13、第二电阻单元R， 2其R' 23及第三电阻单元R' 3 其R' 33导通而提供更小的电阻值，分别为75Q、 702Q及600Q，此时， 多波段低通滤波电路110其截止频率约为100kHz。因此，利用此第二实施 例可达到前述第一实施例相同的结果及功效。
在第一实施例及第二实施例中，是将三个电阻单元R1、 R2、 R3、 R' 1、 R， 2、 R， 3设计成可提供三种不同电阻值，使多波段低通滤波电路110 提供三种不同的截止频率；但，本实用新型亦可有另一实施例是将三个电 阻单元Rl、 R2、 R3、 R' 1、 R' 2、 R' 3都设计成仅可提供二种电阻值或 多于三种电阻值，使多波段低通滤波电路IIO不限于提供三种截止频率。 除此之外，第一及第二实施例中的电阻值及电容值仅为一例示，本实用新 型仍可将电阻器及电容器其数值改变，使多波段低通滤波电路110提供 lkHz、 10kHz、 100kHz以外的截止频率。且，本实用新型除通过改变电阻 值以调整截止频率外，亦可通过改变电容值以使多波段低通滤波电路110 提供多个截止频率。
权利要求1.一种配置有多波段低通滤波电路的量测装置，包括一输入电路，一多波段低通滤波电路，与该输入电路连接，一频率量测电路，与该多波段低通滤波电路连接并输出一频率量测值至一显示器，一均方根值转换器，与该多波段低通滤波电路连接，一电压量测电路，与该均方根值转换器连接并输出一电压量测值至该显示器，以及一控制器，与该多波段低通滤波电路、该频率量测电路及该电压量测电路连接，用以控制该量测装置的运作，其中该量测装置的特征在于该多波段低通滤波电路由多个开关、多个电阻及多个电容所组成；及一频率切换开关，配置于该量测装置的一外壳上并与该控制器连接。
2. 如权利要求1所述的量测装置，其特征在于该多波段低通滤波电 路提供的截止频率为lKHz及100KHz。
3. 如权利要求1所述的量测装置，其特征在于该多波段低通滤波电 路提供的截止频率为lKHz、 10KHz及100KHz。
4. 如权利要求1所述的量测装置，其特征在于该多波段低通滤波电路的多个电阻以并联方式配置。
5. 如权利要求1所述的量测装置，其特征在于该多波段低通滤波电路的多个电阻以串联方式配置。
6. 如权利要求l所述的量测装置，其特征在于进一步包括一电压/ 频率量测切换开关，该电压/频率量测切换开关配置于该量测装置的该外 壳上。
7. —种配置有多波段低通滤波电路的量测装置，包括 一输入电路， 一多波段低通滤波电路，与该输入电路连接， 一频率量测电路，与该多波 段低通滤波电路连接并输出一频率量测值至一显示器， 一均方根值转换 器，与该多波段低通滤波电路连接， 一电压量测电路，与该均方根值转换 器连接并输出一电压量测值至该显示器，以及一控制器，与该多波段低通 滤波电路、该频率量测电路及该电压量测电路连接，用以控制该量测装置 的运作，其中该量测装置的特征在于该多波段低通滤波电路由多个开关、多个电阻及多个电容所组成；及一操作接口，其配置有一频率切换开关及一电压/频率量测切换开关， 该频率切换开关及该电压/频率量测切换开关与该控制器连接。
8. 如权利要求7所述的量测装置，其特征在于该多波段低通滤波电路提供的截止频率为lKHz及100KHz。
9. 如权利要求7所述的量测装置，其特征在于该多波段低通滤波电路提供的截止频率为lKHz、 10KHz及100KHz。
专利摘要本实用新型为配置有多波段低通滤波电路的量测装置，包括输入电路；多波段低通滤波电路，与输入电路连接；频率量测电路，与前述滤波电路连接并输出频率量测值至显示器上；均方根值转换器，与前述滤波电路连接；电压量测电路，与均方根值转换器连接并输出电压量测值至显示器；控制器，与滤波电路、频率量测电路及电压量测电路连接，用以控制量测装置的运作；及频率切换开关，配置于量测装置的外壳并与控制器连接。
文档编号G01R15/12GK201408219SQ20092015600
公开日2010年2月17日 申请日期2009年5月15日 优先权日2009年5月15日
发明者吴昭明 申请人:承永资讯科技股份有限公司