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電圧単位コンバーター

電圧をマイクロボルト、ミリボルト、ボルト、キロボルト、メガボルトの間で変換します。

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公式

1V=103mV=106muV1 V = 10³ mV = 10⁶ mu V

仕組み

この計算機は、電子エンジニア、計装設計者、および電力システムの専門家向けに、ボルト、ミリボルト、マイクロボルト、キロボルトを変換します。SIパンフレット（BIPM）によると、ボルトはW/A = J/C = kg·m^2/(A·s^3), と定義されており、相対的な不確かさが10^-10であるジョセフソン電圧規格に準拠しています。電子機器のスパンは12桁で、SQUID磁力計の場合はナノボルト、熱電対の場合はマイクロボルト（IEC 60584ではタイプKの場合は40 uV/C）、ホイートストンブリッジの場合はミリボルト（標準2 mV/V）、ロジックレベル用のボルト（JEDEC準拠の3.3 V LVCMOS）、ESDテスト用のキロボルト（IEC 61000-4-2準拠で8 kV）。50オームにおける1MHz帯域幅の熱ノイズ：ジョンソン・ナイキストの式によると0.91uV RMS

計算例

問題:タイプ K 熱電対では、100 C (冷接点) で 4.096 mV が発生します (0 C での冷接点)。12 ビット ADC (0～3.3 V 範囲) とインターフェースするようにシグナルコンディショニングを設計します。

解決策: 1。熱電対出力:4.096 mV = 4096 uV = 0.004096 V

  1. ADC LSB: 3.3 V/4096 = 0.8057 mV = 805.7 uV
  2. 必要なゲイン:3.3 ボルト/4.096 mV = 806 倍 (100 °C でフルスケールの場合)
  3. 実用ゲイン:計装アンプあたり2段使用すると800倍 (20倍×40倍)
  4. 100 C での出力:4.096 mV × 800 = 3.277 V (0-3.3 V の範囲内)
  5. 温度分解能:0.8057 mV/800/40 uV/C = 1LSB あたり 0.025 C

実践的なヒント

  • ✓ジョンソン・ナイキストによる熱ノイズ電圧: V_n = sqrt (4kTRb)、ここで k = 1.380649 × 10^-23 J/K。290 K、50 オーム、1 MHz の場合: V_n = 0.91 uV RMS。これにより、高感度測定における基本的な SNR 制限が設定されます。
  • ✓JEDEC によるロジック電圧レベル:LVTTL Vih>2.0V、Vol<0.4V、LVCMOS 3.3V Vih>2.0V、Vol<0.4V、LVCMOS 1.8 V Vih>1.17V、Vol<0.45V。信頼性の高いインターフェースを実現するには、高いしきい値と低いスレッショルドの両方を確認してください
  • ✓IEC 61000-4-2に準拠した静電気防止試験レベル：接触放電は2〜8kV、空気放電は2〜15kV。2 kV の ESD パルスは約 0.5 mJ の電流を含みますが、7.5 A のピーク電流を供給します。これは 3.3 V CMOS ゲートを損傷するのに十分な電流です。

よくある間違い

  • ✗mV (10^-3 V) とuV (10^-6 V) を混同してしまいます-それらは1000倍も異なります。熱電対出力はmVレンジ、アンプの入力ノイズはuVレンジです。4 mV 信号で 10 uV のノイズが発生すると、0.25% の誤差
  • ✗高電流経路での電圧降下は無視してください。IPC-2221によると、10ミリオームのトレース抵抗に10Aの電流が流れると、100mVの降下が発生します。これは、3.3Vのロジックレールでは著しい（3% 降下）
  • ✗間違った垂直スケールでオシロスコープを使用すると、mV/divとV/divが混在すると、1000倍の振幅誤差が発生します。5 V/div スケールの 5 mV 信号は平坦な線として表示されます。

よくある質問

290Kにおける熱 (ジョンソン) ノイズ: V_n = 0.13 × sqrt (R × BW_MHz) uV)50 オーム、1 メガヘルツの場合、0.91 uV 実効値です。オペアンプの入力ノイズ:標準で 1 ～ 20 nV/sqrt(Hz) なので、100 kHz の帯域幅で 3 uV RMS になります。低ノイズの計装アンプ (AD8429): 100 kHz 帯域幅で 1 nV/sqrt(Hz) = 0.3 uV
mV範囲は、熱電対出力 (0～50mV)、シャント抵抗電圧 (定格電流で10～100mV)、ブリッジセンサー出力 (0～30mV)、小さな電圧降下などに使用します。V レンジは、電源レール、ロジック信号、バッテリ電圧などに使用します。DMM 分解能:4.5 桁 (mV レンジ) = 1 uV、V レンジ時 = 1 mV
正弦波の場合:IEEE の定義に従って V_peak = V_RMS × sqrt (2) = 1.414 × V_RMS となります。主電源 230 V 実効値 = 325 V ピーク電力計算の場合:P = V_RMS^2/R (どの波形にも当てはまる)。マルチメータは AC の真の RMS を表示します。安価なメータは正弦波を想定しており、正弦波以外の波形では 40% の誤差が生じる可能性があります。
JEDEC JESD22-A114 に基づくヒューマンボディモデル (HBM): 1.5 kオームで 2 ～ 8 kV の放電、100 pF。高電圧にもかかわらず、エネルギーは低い (約 0.2～3.2 uJ)。損傷は電流密度によって発生します。8 kV HBM は 5.3 A のピーク電流を生成します。3.3 V CMOS のゲート酸化膜ブレークダウンは、約 7 V で発生するため、8 kV では複数の酸化膜を簡単に貫通できます。

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