第七章電子電壓表演示文稿

第七章電子電壓表演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共47頁(yè)。優(yōu)選第七章電子電壓表當(dāng)前2頁(yè)，總共47頁(yè)。第一節(jié)電子電壓表的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

電壓是一個(gè)基本的物理量，是集中電路中表征電信號(hào)的三個(gè)基本參數(shù)（電壓、電流、功率）之一，電壓測(cè)量是電子測(cè)量中的基本內(nèi)容。測(cè)量電壓所采用的儀器主要是電子電壓表，電壓測(cè)量對(duì)儀表的要求如下：一、電子電壓表的基本要求1、儀表應(yīng)有足夠?qū)挼念l率范圍。

傳統(tǒng)的磁電系電壓表只能測(cè)量直流或低頻。電子電壓表則通過(guò)檢波將被測(cè)電壓轉(zhuǎn)換為直流，使得本來(lái)只能測(cè)直流的磁電系電壓表、也可以測(cè)量高頻交流。當(dāng)前3頁(yè)，總共47頁(yè)。第一節(jié)電子電壓表的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

電壓是一個(gè)基本的物理量，是集中電路中表征電信號(hào)的三個(gè)基本參數(shù)（電壓、電流、功率）之一，電壓測(cè)量是電子測(cè)量中的基本內(nèi)容。測(cè)量電壓所采用的儀器主要是電子電壓表，電壓測(cè)量對(duì)儀表的要求如下：一、電子電壓表的基本要求1、儀表應(yīng)有足夠?qū)挼念l率范圍。2、儀表應(yīng)有足夠?qū)挼碾妷簻y(cè)量范圍。

雖然磁電系電壓表的靈敏度可達(dá)到毫伏級(jí)，但通過(guò)儀表的放大電路之后，可擴(kuò)展到微伏級(jí)。當(dāng)前4頁(yè)，總共47頁(yè)。第一節(jié)電子電壓表的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

電壓是一個(gè)基本的物理量，是集中電路中表征電信號(hào)的三個(gè)基本參數(shù)（電壓、電流、功率）之一，電壓測(cè)量是電子測(cè)量中的基本內(nèi)容。測(cè)量電壓所采用的儀器主要是電子電壓表，電壓測(cè)量對(duì)儀表的要求如下：一、電子電壓表的基本要求1、儀表應(yīng)有足夠?qū)挼念l率范圍。2、儀表應(yīng)有足夠?qū)挼碾妷簻y(cè)量范圍。3、儀表應(yīng)有足夠高的輸入阻抗

電子電壓表利用電子電路提高儀表的輸入阻抗，以降低表耗功率，減少測(cè)量?jī)x表對(duì)被測(cè)電路的影響。當(dāng)前5頁(yè)，總共47頁(yè)。第一節(jié)電子電壓表的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

電壓是一個(gè)基本的物理量，是集中電路中表征電信號(hào)的三個(gè)基本參數(shù)（電壓、電流、功率）之一，電壓測(cè)量是電子測(cè)量中的基本內(nèi)容。測(cè)量電壓所采用的儀器主要是電子電壓表，電壓測(cè)量對(duì)儀表的要求如下：一、電子電壓表的基本要求1、儀表應(yīng)有足夠?qū)挼念l率范圍。2、儀表應(yīng)有足夠?qū)挼碾妷簻y(cè)量范圍。3、儀表應(yīng)有足夠高的輸入阻抗。4、儀表的標(biāo)尺應(yīng)能線性刻度電子式模擬指示電壓表的儀表刻度可實(shí)現(xiàn)線性，其度盤(pán)刻度可均勻等分，有利于簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，提高儀表準(zhǔn)確度。當(dāng)前6頁(yè)，總共47頁(yè)。

常用的測(cè)量電壓的儀器有模擬式電壓表、電子電壓表、數(shù)字式電壓表三種類型。電子電壓表的分類模擬式電壓表

數(shù)字式電壓表

電子電壓表

常用的指針式電壓表將被測(cè)交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，然后測(cè)量。將被測(cè)電壓的數(shù)值用譯碼顯示電路顯示出來(lái)。當(dāng)前7頁(yè)，總共47頁(yè)。模擬式電子電壓表當(dāng)前8頁(yè)，總共47頁(yè)。電子電壓表當(dāng)前9頁(yè)，總共47頁(yè)。臺(tái)式數(shù)字電壓表當(dāng)前10頁(yè)，總共47頁(yè)。二、簡(jiǎn)單模擬電壓表1.簡(jiǎn)單的模擬直流電壓表用單獨(dú)的一個(gè)磁電式表頭就可測(cè)量小于Ug

(Ug

=Ig·Rg)的直流電壓,若要測(cè)量較大的電壓，可利用串聯(lián)電阻分壓原理，即在表頭上串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)阻值的電阻。若采用多個(gè)分壓電阻與表頭串聯(lián)，就可制成多量程的直流電壓表。當(dāng)前11頁(yè)，總共47頁(yè)。2.簡(jiǎn)單模擬交流電壓表模擬式交流電壓表先將交流電流變換成直流電流，然后采用串聯(lián)電阻的方法構(gòu)成多量程電壓表。模擬式交流電壓表的原理與模擬式直流電壓表類似，只不過(guò)增加了整流電路。模擬式電壓表主要結(jié)構(gòu)表頭：磁電式直流電流表；交直流轉(zhuǎn)換器：檢波器。當(dāng)前12頁(yè)，總共47頁(yè)。但模擬式交流電壓表有一些特點(diǎn)，使用時(shí)應(yīng)注意：（1）交流電壓靈敏度低于直流電壓靈敏度。（2）表針的偏轉(zhuǎn)角度近似于交流電壓的半波（或全波）整流電壓的平均值，但表盤(pán)上的刻度是按正弦有效值刻度的。（3）模擬式萬(wàn)用表測(cè)量交流電壓的頻率范圍在45～100Hz內(nèi)。（4）交流電壓10V檔單獨(dú)刻度。當(dāng)前13頁(yè)，總共47頁(yè)。交流10V檔專用刻度線當(dāng)前14頁(yè)，總共47頁(yè)。

1.放大-檢波式

主要特點(diǎn)是先用放大器將被測(cè)信號(hào)放大，提高測(cè)量靈敏度。然后檢波器對(duì)大信號(hào)檢波，避免了因檢波器的非線性產(chǎn)生的失真。這種方式采取放大在前，檢波在后，可以提高儀表的靈敏度，測(cè)量微弱電壓。但因頻率范圍受放大器限制，一般用于低頻電壓表。三、模擬式電子電壓表的結(jié)構(gòu)類型放大檢波式的通頻帶一般為2Hz-10MHz，測(cè)量的最小幅值為幾百微伏或幾毫伏，因此一般稱為低頻毫伏表。當(dāng)前15頁(yè)，總共47頁(yè)。2.檢波-放大式

這種方式采取檢波在前，放大在后，由于被測(cè)電壓一開(kāi)始就轉(zhuǎn)換為直流，所以頻率范圍不受放大器限制。

采用高頻檢波二極管時(shí)頻率范圍可達(dá)到幾十赫茲到數(shù)百兆赫茲?？捎糜跍y(cè)量視頻、超高頻電壓，頻率范圍較寬，但靈敏度較低。當(dāng)前16頁(yè)，總共47頁(yè)。

3.調(diào)制式

檢波在前的電壓表靈敏度不高，是由于檢波后已將信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流，只能使用直流放大器，而直流放大器的放大倍數(shù)因漂移受到很大限制。調(diào)制式則利用斬波器先把直流轉(zhuǎn)換為低頻交流，然后用低頻交流放大器進(jìn)行放大，放大后再通過(guò)解調(diào)恢復(fù)為直流，這種方式既能采用檢波在前，又能避免使用直流放大器而影響靈敏度。當(dāng)前17頁(yè)，總共47頁(yè)。

4.外差式

這種方式先通過(guò)混頻，將被測(cè)頻率轉(zhuǎn)換為固定的中頻，經(jīng)中頻放大后再通過(guò)檢波轉(zhuǎn)換為直流。既能解決放大在前頻率范圍受到限制的缺點(diǎn)，又能解決檢波在前儀表的靈敏度不足的問(wèn)題。多用于高頻和超高頻的測(cè)量。返回本章首頁(yè)當(dāng)前18頁(yè)，總共47頁(yè)。數(shù)字電壓表通常由輸入通道、檢波、A/D轉(zhuǎn)換與顯示等部分組成

1.電壓—時(shí)間變換型

又稱斜波型，它將不同被測(cè)電壓值轉(zhuǎn)換為不同的時(shí)間間隔，用這個(gè)時(shí)間間隔的起止點(diǎn)，控制進(jìn)入計(jì)數(shù)器的脈沖個(gè)數(shù)，使顯示器能顯示出不同數(shù)值。四、數(shù)字電壓表的結(jié)構(gòu)類型當(dāng)前19頁(yè)，總共47頁(yè)。

2.電壓—頻率變換型

將不同被測(cè)電壓值轉(zhuǎn)換為不同頻率的信號(hào)，再通過(guò)整形轉(zhuǎn)換為同頻率的脈沖，進(jìn)入頻率計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)顯示，所顯示的頻率值就代表電壓值。當(dāng)前20頁(yè)，總共47頁(yè)。

3.逐次逼近比較型將被測(cè)電壓與數(shù)碼開(kāi)關(guān)送出的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，如果基準(zhǔn)電壓小于被測(cè)電壓，則將基準(zhǔn)電壓逐次遞加，直至基準(zhǔn)電壓逼近被測(cè)電壓并等于被測(cè)電壓為止，這時(shí)顯示器所顯示的數(shù)碼寄存器基準(zhǔn)電壓就是被測(cè)電壓。返回本章首頁(yè)當(dāng)前21頁(yè)，總共47頁(yè)。第二節(jié)電子電壓表的檢波電路

電子電壓表是利用檢波電路把被測(cè)電壓的峰值或平均值或有效值轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后用磁電系進(jìn)行測(cè)量，所以檢波電路是電子電壓表的核心，它有以下幾種形式。

一、峰值檢波電路

1.開(kāi)路式峰值檢波電路

開(kāi)路式檢波電路是利用二極管將電容器充電至峰值，它必須滿足以下條件：

RC＞＞

RiC

RC＞＞

T

滿足該條件，其指示儀表的指針偏轉(zhuǎn)角將與被測(cè)電壓峰值成正比。當(dāng)前22頁(yè)，總共47頁(yè)。峰值檢波波形Ux當(dāng)前23頁(yè)，總共47頁(yè)。

2.閉路式峰值檢波電路

閉路式檢波電路如果滿足以下條件：RC＞＞

RiCRC＞＞

T

則其指示儀表指針的偏轉(zhuǎn)角將與被測(cè)電壓交流峰值成正比。當(dāng)前24頁(yè)，總共47頁(yè)。交流分量正向峰值U~m＝Um－Uxcp交流分量反向峰值U′~m＝－U′m－Uxcp峰-峰值UP－P＝Um－（－U′m）當(dāng)前25頁(yè)，總共47頁(yè)。

3.峰-峰值檢波電路

峰-峰值檢波電路利用被測(cè)電壓的正半波對(duì)C1

充電充至電壓正半波的最大值為止，然后在負(fù)半波期間，被測(cè)電壓與C1

電壓串接后對(duì)C2

充電，因此C2

電壓可充至峰-峰值。指示儀表指針偏轉(zhuǎn)角將與被測(cè)電壓的峰-峰值成正比。當(dāng)前26頁(yè)，總共47頁(yè)。峰值檢波器的輸入阻抗較高，適用于檢波－放大式電壓表。經(jīng)過(guò)峰值檢波器后的直流電壓UDC是正比于被測(cè)電壓的峰值Um的。而一般情況下，峰值電壓表的讀數(shù)刻度是按正弦波有效值刻度的，即表頭上的讀數(shù)正比于被測(cè)正弦信號(hào)的有效值。所以，采用峰值檢波器的電壓表進(jìn)行刻度時(shí)，應(yīng)通過(guò)一個(gè)波峰因數(shù)Kp進(jìn)行變換。

結(jié)論：Kp

＝正弦波峰值有效值＝UmU當(dāng)前27頁(yè)，總共47頁(yè)。對(duì)于任意波形而言，峰值電壓表的讀數(shù)α沒(méi)有直接意義，由讀數(shù)α到峰值和有效值需進(jìn)行換算，換算關(guān)系歸納如下：式中，α為峰值電壓表讀數(shù)，kp為波峰因數(shù)。＝

1.414a

（任意波）峰值Um

＝a2（任意波）有效值U＝a2Kp＝1.414aKp當(dāng)前28頁(yè)，總共47頁(yè)。要求被測(cè)電壓的有效值，可按“峰值相等則讀數(shù)相等”的原則，經(jīng)過(guò)波形換算求得。波形波峰因數(shù)KP波形因數(shù)KF正弦波1.4141.11方波11三角波1.731.15鋸齒波1.731.15當(dāng)前29頁(yè)，總共47頁(yè)。當(dāng)用峰值電壓表測(cè)量非正弦波電壓時(shí)，讀數(shù)沒(méi)有直接意義，只有把讀數(shù)值乘以Kp才等于被測(cè)電壓Ux的峰值Up

。解：用峰值電壓表測(cè)得的數(shù)值就是正弦波的有效值正弦波的峰值=20×1.414=28.28V=三角波的峰值=方波的峰值U（三角波）=U峰值

/KP=28.28/1.73=16.34VU（方波）

=U峰值

/KP=28.28/1=28.28VKp＝峰值有效值＝UmUUm=KP.U正弦波ù例：用峰值電壓表測(cè)量正弦波、方波、三角波時(shí)的讀數(shù)值均為20V，試計(jì)算三種波形的有效值、峰值各是多少？當(dāng)前30頁(yè)，總共47頁(yè)。

二、平均值檢波

1.半波平均值檢波特點(diǎn)：由于儀表可動(dòng)部分的慣性，指針偏轉(zhuǎn)角將正比于交流電壓正半波平均值。特點(diǎn)：由于交流電壓正半波由二極管形成閉路，指針的偏轉(zhuǎn)角將正比于交流電壓負(fù)半波平均值。當(dāng)前31頁(yè)，總共47頁(yè)。

2.全波平均值檢波

電路特點(diǎn)：正、負(fù)半波的電壓所產(chǎn)生的電流，以同一方向流過(guò)電流表P，P的指針偏轉(zhuǎn)角α正比于交流電壓全波平均值。（全波平均值一般是指一個(gè)周期內(nèi)，取電壓瞬時(shí)值的絕對(duì)值平均所得。）

當(dāng)前32頁(yè)，總共47頁(yè)。均值檢波器電路RLuiouo1234ab+–+–uD2uD4uouDttuuD1uD3u

負(fù)半周，Vb>Va，二極管D2、D4

導(dǎo)通，D1、D3

截止。－當(dāng)前33頁(yè)，總共47頁(yè)。當(dāng)用均值電壓表測(cè)量非正弦波電壓時(shí)，讀數(shù)也沒(méi)有直接意義。例：用均值電壓表測(cè)量正弦波、方波、三角波時(shí)的讀數(shù)值均為10V，試計(jì)算三種波形的有效值、均值各是多少？解：用均值電壓表測(cè)得的數(shù)值就是正弦波的有效值又因?yàn)椋赫也ǖ木担?0/1.11＝9V＝三角波的均值＝方波的均值當(dāng)前34頁(yè)，總共47頁(yè)。

3.具有負(fù)反饋的線性放大器

也就是輸出電流平均值，與輸入電壓平均值成線性的正比關(guān)系。當(dāng)前35頁(yè)，總共47頁(yè)。

4.具有負(fù)反饋的線性平均值檢波電路

在線性放大器的基礎(chǔ)上將R1

換成接有指示儀表的全波均值檢波，即組成具有負(fù)反饋的線性平均值檢波電路。在該電路中通過(guò)指示儀表的電流等于輸出電流的一半，若將它化為平均值?？傻?/p>

可見(jiàn)，若開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)足夠大，反饋電阻又比較準(zhǔn)確，輸出到指示儀表的電流將正比于輸入電壓。當(dāng)前36頁(yè)，總共47頁(yè)。

三、有效值檢波

真正的有效值檢波，需要采用能直接反映有效值的傳感器，例如熱電偶等，才能用來(lái)測(cè)量任意波形的有效值。而利用正弦波有效值與平均值或峰值的關(guān)系，按有效值刻度的平均值或峰值電壓表，其刻度只能用于正弦波。返回本章首頁(yè)熱電偶元件當(dāng)前37頁(yè)，總共47頁(yè)。第四節(jié)模擬式電子電壓表的使用

使用電子電壓表應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

一、按峰值刻度的開(kāi)路峰值檢波電壓表，讀數(shù)與波形無(wú)關(guān)。二、按峰值刻度的閉路峰值檢波電壓表，讀數(shù)與波形是否有直流分量有關(guān)，讀出的是交流分量峰值。三、按峰-峰值刻度的閉路峰值檢波電壓表，讀數(shù)與波形是否有直流分量無(wú)關(guān)。四、按有效值刻度的各種類型電壓表，只適用于測(cè)量正弦波有效值，如果被測(cè)電壓不是正弦波或含有直流分量，首先要按檢波電路型式，從讀數(shù)求得驅(qū)動(dòng)電壓值。然后按照被測(cè)電壓波形，求得驅(qū)動(dòng)電壓值與有效值關(guān)系，將驅(qū)動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換為真正的有效值。（使用有效值傳感器的電壓表除外，驅(qū)動(dòng)電壓指峰值驅(qū)動(dòng)、平均值驅(qū)動(dòng)或有效值驅(qū)動(dòng)）返回本章首頁(yè)當(dāng)前38頁(yè)，總共47頁(yè)。VT-186型電子電壓表1.表頭：紅指針表示CH2黑表筆表示CH12.電源開(kāi)關(guān)：按下為打開(kāi)彈出為關(guān)閉3.機(jī)械調(diào)零：紅的為紅指針調(diào)零，黑的為黑指針調(diào)零4.量程選擇開(kāi)關(guān)：左邊為CH1通道的量程，右邊為CH2通道的量程。5.輸出接口：左邊為CH1通道的輸出右邊為CH2通道的輸出6、同步異步選擇開(kāi)關(guān)：彈出是同步，按下是異步當(dāng)前39頁(yè)，總共47頁(yè)。電子電壓表使用方法1．通電前，先調(diào)整電表指針的機(jī)械零位。2．接通電源，按下電源開(kāi)關(guān)，儀器立刻工作。但為了保證性能穩(wěn)定可預(yù)熱10分鐘后使用，開(kāi)機(jī)后10秒鐘內(nèi)指針無(wú)規(guī)則擺動(dòng)數(shù)次是正常的。3．先將量程開(kāi)關(guān)置于適當(dāng)量程，再加入測(cè)量信號(hào)。若測(cè)量電壓未知，應(yīng)將量程開(kāi)關(guān)置最大檔，然后逐級(jí)減小量程。4．當(dāng)輸入電壓在任何一量程檔指示為滿度值時(shí)，監(jiān)視輸出端的輸出電壓為0.1V。5．若要測(cè)量高電壓時(shí)，輸入端黑柄鱷魚(yú)夾必須接在“地”端。當(dāng)前40頁(yè)，總共47頁(yè)。第五節(jié)數(shù)字電壓表實(shí)例一、CL系列數(shù)字式交流電壓表基本結(jié)構(gòu)

整個(gè)電路是由輸入通道、時(shí)鐘電路、A/D轉(zhuǎn)換、驅(qū)動(dòng)顯示四大部分組成當(dāng)前41頁(yè)，總共47頁(yè)。 CL系列數(shù)字式交流電壓表電路圖當(dāng)前42頁(yè)，總共47頁(yè)。

二、CL系列數(shù)字式交流電壓表的輸入通道R1、R2、R3、R5、C1組成取樣電路，被測(cè)電壓轉(zhuǎn)換為小電壓，送IC1檢波并放大。三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源芯片IC6、IC7

(TL431)使2、3兩點(diǎn)產(chǎn)生較穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓，若有波動(dòng)通過(guò)IC6、IC7分流，改變R21、R25上的壓降，保證輸出不變零點(diǎn)穩(wěn)定。RP1作為調(diào)零。當(dāng)輸入為零時(shí)，調(diào)節(jié)RP1使顯示為0。IC1B組成直流放大器，RP2為調(diào)節(jié)滿度電位器。從輸入端加入100