第4章 电压的测量与电子电压表.ppt

以图1-7(c)电路为例，设被测电压为ui（t），四个二极管具有相同的正向电阻Rd，微安表内阻为Rm,于是二极管导通而流过微安表的正向平均电流为 从上式1-4可以得到： 流过表头的电流正比于被测电压的平均值，故表头可按电压定度。 表头示值正比于被测电压的平均值而与波形无关。 由于被测交流电压大多数为正弦电压，而且希望测量其有效值，所以表头都以正弦电压的有效值定度，即表头示值即为被测正弦电压的有效值。 在系统取得平衡的状态下，积分电容充放电应相等，有： 输出脉冲的频率和Ux持何关系呢? 根据电容充放电电荷量相等原理(电荷平衡)，电路设计上又满足IoUx/R及Tt0，则有 1. 电荷平衡式V/F转换器工作原理 电荷平衡式:是一种V—f变换式，它基于电荷平衡原 理，即在积分过程中，从基准源取走的电荷与输入 电压充入的电荷相等，达到积分电容上的电荷平衡。 u 0 ui1 0 ur1 Er ui2 =2ui1 Ti Tr ur2 f2 =2f1 0 f1 图4.38 电荷平衡式V/F转换器工作波形 定面积 解得: f作为计数脉冲送到电子计数器计数显示，即为Ux值 注意：其主要特点见课本165页 2. V/F转换器的集成电路 V/F转换器的电路实现，可以用廉价的集成型555定时器和 积分电路自已搭建。但现在V/F专用集成芯片很多，而且不 少芯片既可进行V/F转换，还可进行F/V转换，这给实际应用 带来很大的方便。表4.4列出了部分常用集成芯片的型号和 主要特性。 表4.4 常用集成芯片的型号和主要特性 V/F 3 MHz ±VREF AD7742 V/F或 F/V 2 MHz ±5；12～36 AD652 V/F或 F/V 1 MHz ±5 AD650 V/F 500 ±30 AD654 V/F 150 AD537 V/F 0.01～10 0.01～10 BG382 V/F或 F/V 500 0～10 5GVFC32 功能 频率kHz 电压 V 型号 4.6 数字多用表DMM 数字多用表DMM ( Digital MultiMeter)是具有测量直流电压、 直流电流、交流电压、交流电流及电阻等多种功能的数字测 量仪器。 直流数字 电压表 AC－DC I－V DC Ω－V DC Um Ix Rx U∽ 图4.55 数字多用表方框图 4.6.1 交流—直流(AC—DC)转换器 被测信号ui送入到X、Y输入端，从XY／Z端输出的电压经平均 值电路(有源低通滤波器)再送回Z输入端，故直流输出电压为 + X Y XY/Z Z R C － Uo ui2 ui2 ui Uo Uo 图4.56 均方根法的AC-DC转换器 （4.63） 真有效值 4.6.2 电流-电压（I-U）转换器 Ix=Uo/RS R1 R2 R3 Rs uo － + ix Rf + － ix uo 图4.57 大信号电流－电压转换电路 图4.58 基本电流－电压转换电路 （4.64） 4.6.3 电阻—电压(Ω—V)转换器 当在被测的未知电阻Rx中流过已知的恒定电流IS时，在RX上 产生的电压降为U＝RxIs，故通过恒定电流可实现Ω—V转换。 Er Rs Rx uo － + A Is 3. 有效值电压表（课本12页） 以上均值表、峰值表测的不是有效值，只是按有效值读数， 故实为伪有效值。 而有效值电压表，直接获得有效值，是真有效值表。 原理 有效值的物理定义----热电偶式 有效值的数学定义----计算式 1)热电偶式： 不同金属界面逸出功不同， 冷、热端形成电位差 电势 E=kU2 电势正比输入功率， 可作微波功率计。 如何直接测电压？ 铁 康铜 热电偶 真空管 u(t) R I μA E U宽放 u(t) 10MHz V T2 Ef E1 Uo ∞ + + T1 + - + A 图4.17 热偶式有效值电压表 Ui 电路平衡时 ‖ ‖ ‖ 典型产品：DA30型，频率范围10Hz~10MHz，量程范围 1mV~300V 2)计算式 硬件实现------有专用IC，如AD637 软件实现------用计算机完成运算 ∫ √ 表4.2 三种电子电压表主要特性比较 真有效值U U 有效值U 非正弦信号 热电偶式 计算式 有效值 U=UP/KP 有效值U 0.707UP 峰值UP 高频信号 峰检-放大 峰值 有效值U 低频信号 视频信号 放大-均检 均值 非正弦波 对正弦波 读数α的物理意义 读数α 实测 主要 适用场合 组成原理 电压表 均值 1.11 U=KF 4.3.4 电平(分贝)的测量（课本11页）