電圧単位変換器
マイクロボルト、ミリボルト、ボルト、キロボルト、メガボルト間で電圧を変換します。
公式
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 の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あたり3.3 V LVCMOS）、ESDテスト用のキロボルト（IEC 61000-あたり8 kV）4-2)。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0.91 uV RMS。
計算例
問題：タイプKの熱電対は、100°C（0°Cでの冷接合）で4.096mVを生成します。12 ビット ADC (0 ～ 3.3 V の範囲) 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 2.ADC LBS: 3.3 V/4096 = 0.8057 mV = 805.7 Vu 3.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) 4.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) 5.100 C での出力:4.096 mV × 800 = 3.277 V (0-3.3 V の範囲内) 6.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・ナイキストあたりの熱ノイズ電圧: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 あたりのロジック電圧レベル:LVTTL Vih > 2.0 V、ボリューム 2.0 V、ボリューム < 0.4 V; LVCMOS 3.3 V Vih > < 0.4 V; LVCMOS 1.8 V Vih > 1.17 V、ボリューム < 0.45 V。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。