如何理解五位半万用表的半位

万用表的几位半的半位原理上怎么理解? 哪篇文章对这个有很好的解释? 之前问过一些人,解释得我还是很迷糊,只能请教您这样大师级人物了:-) 还望不吝赐教!

钱大师:

关于万用表位数，尤其是半位的说法，下面是某培训文档里的一个页面，看一下就明白了。简言之，读数的最高位不能达到0~9满刻度的，最高位就只能算一个分数位，如果统称的话，都可以称半位，如果具体一点，有1/2位，2/3位，4/5位，。。。8/9位。譬如说图中的4 1/2位的F87V,4 4/5位的F187，F189，都可以统称为4位半，但其实精度还是有区分的。更精度的描述万用表位数的其实还有一个count数的表述，就是下面图中的读数一栏的指标。譬如F187的count数是50000 ， F87V的count数是20000.我们的万用表count数是240000.即从000000~239999。

另外，万用表的位数是万用表的一个标杆性的指标，如同示波器带宽。是否是5位半或6位半的万用表，并不是看它显示的是多少位，而是看实际的有效位能否做到，它是综合了万用表实现中的ADC有效分辨率，机器的本体噪声，线性度，各种温漂，各种校准方法，甚至溯源的基准等等的一个综合性的指标。一般直观判断最简单的办法就是当短路输入时，面板显示必须只能是最后一位允许跳动。如果最后有两位跳动，那显然最后一位即使显示也没有什么意义了。

从应用来讲，万用表测量属于低频、精密测量，所测信号的频率范围一般比示波器低许多，主要是直流测量，交流测量频率范围一般1Mhz以下。但精确度比示波器高出几个数量级，从核心器件讲，一般台式万用表采用的都是24位的ADC,比示波器位数高出很多，但采样速率低很多。

汪进进:

抱歉，我天资愚笨，喜欢问一些低级问题哦。最近在开始学习万用表,问题好多。

1， 你谈到的count数和ADC位数之间是什么样的关联？

2，ADC位数是24位, 不管是几位半的万用表吗？ ADC的采样率一般具体是多少?

3，0.0000004%的精度，这个溯源过程是很恐怖的？ 有没有校准方面的基本知识科普一下?

4，有一位是不确定的位，按道理应是小数点后面的最后一位,就像一个毫米刻度尺,不确定的应该是小数点的最后一位。 为什么是最高的那一位整数位不确定，是半位呢? 这和ADC的 LSB 的概念是怎么关联的?

5，怎么计算出是1/2位还是4/5位?

钱大师:

呵呵，你的问题一点不简单啊，看似‘低级’，其实都是问题的要害和本质，这个理解透了，产品怎么做出来就不难理解了。我试着回答下，看能否说清楚。（见蓝色回复）

1， 你谈到的count数和ADC位数之间是什么样的关联？

count数是一个整机指标，譬如我们的5位半，count是240000，基本上就是一个有效分辨率的意思，就是说对于一个典型的电压档位，譬如说2V档位，考虑超量程，实际上该档位可测到2.39999V，就是每个count对应0.00001V，即10uV，也就是说count数就是一个满量程可分为多少份，同样是5位半，如果是120000 count，量程仍然是0~2.4V，显然每一份就是20uV，也就是说有效分辨率只能达到20uV，同样是5位半，这两种万用表的规格就有具体差别，所以说count比位数更精确。

ADC的位数是指万用表核心的器件ADC的有效位宽，但ADC只是产品信号链路中的一个环节，整个信号链还包括前级的放大衰减，多路开关等调理环节，这些环节都会引入噪声，从而使整个产品测量链路的整体有效位数大打折扣。譬如5位半的万用表其实对应的有效二进制位应该18,9位就够了，但即使24位的ADC，如果其他部分的噪声很大，实际上也未必能做到5位半的效果。但显然用一般示波器8位ADC去做，那从理论上就不可能做成5位半的万用表了。这个就是整体和部分的关系，系统指标和器件指标的关系。

2，ADC位数是24位, 不管是几位半的万用表吗？ ADC的采样率具体是多少?

这个我表述有问题，我主要针对5位半或6位半的台式表而言的，不包括那些手持万用表，因为一般手持的也就是3位半或最多4位半，用个14位或16位的一般就足够了，而且一般不是分立器件方案，一个soc搞定的。一般万用表的ADC采用的是sigma-delta 型的ADC，这种ADC和一般SAR型高速ADC不一样，采用的是所谓过采样的原理，采样速率和数据产生速率相差很大，这种ADC的采样率我们一般指数据速率，一般最快也就多少K而已。具体譬如说AD7190，在19位有效位时速率是4.8Khz，24位时最多7~8hz。

3，0.0000004%的精度，这个溯源过程是很恐怖的？ 有没有校准方面的基本知识科普一下?

这个精度太高了，可能没有这个%吧，7位半8位半的精度了。目前业界最高的应该就8位半万用表，一般也就那些计量部们或实验室用了，那个溯源可能就是用国家基准了，就一般我们的5,6位的产品而言，用个F公司的校准器就可以了，因为它的东西理论上是更高标准校检过的。

4，有一位是不确定的位，按道理应是小数点后面的最后一位,就像一个毫米刻度尺,不确定的应该是小数点的最后一位。 为什么是最高的那一位整数位不确定，是半位呢? 这和ADC的LSB 的概念是怎么关联的?

这个不是说最高一位不确定，可以理解成测量范围扩大了，1000count的万用表，如果分辨率1mV，则最多能测到0.999V，而2000count的，就能测到1.999v.ADC的LSB相当于器件的有效分辨率，而count或有效位是整体指标，正如1所描述。

5，怎么计算出是1/2位还是4/5位?

这个就是要指明count数了，譬如60000count就是4 5/6位，20000count就是 4 1/2位。

汪进进:

我们采用 24位的 ADC，理论上count可以达到 16777216 ，但实际上可能因为放大衰减，多路开关等因素引入的噪声，使得最终的ENOB只有17，18位,所以count是240000 。可以这样理解吗？

钱大师:

是这个意思。

汪进进:

另外，我们鼎阳5位半的台式万用表SDM3055有慢速,中速和快速模式，这些不同模式分别在算法上是什么区别啊？ 只是平均算法的采样次数不一样，还是有其它什么讲究? 这种快和慢的模式，在每家万用表上面是统一定义的吗？

钱大师:

三种模式下，主要是ADC的配置不同，体现在采样速率，建立时间，滤波器选择等，结果是ADC有效位数不同。快慢模式的具体读数速率，每家定义没有完全统一，但一般定义是慢就是几次，此时精度和有效位最高，中速就是几十次，精度和有效位稍次，高速就是机器所能到的最高读数速率，几百到数十k，但有效位最低，譬如6位半的机器只有4位半或5位半了。