第5章数字测量方法-电压
万用表测量电压的方法
万用表测量电压的方法
首先，我们需要准备一台数字万用表。
在使用万用表测量电压之前，需要先选
择合适的测量范围。
通常，数字万用表上会有多个档位可以选择，比如直流电压一般有200mV、2V、20V、200V、1000V等档位，交流电压也有相应的档位。
在选
择档位时，应该选择最接近待测电压值的档位，以提高测量的准确性。
接下来，我们需要连接测试电路。
首先将红表笔插入万用表上标有VΩmA的
插孔中，然后将黑表笔插入COM的插孔中。
在测量直流电压时，将红表笔连接到
待测电路的正极，黑表笔连接到待测电路的负极；在测量交流电压时，连接方式也是一样的。
需要注意的是，在连接电路时，要确保测试电路处于断开状态，以免对万用表和电路造成损坏。
接着，我们可以进行测量操作。
将万用表的旋钮拨到电压测量档位，然后将两
个测试笔分别接到待测电路的两个端点上。
在接通电路后，数字万用表上将显示出待测电压的数值。
需要注意的是，在测量电压时，要保持测试笔与待测电路的连接稳定，避免产生接触不良导致测量不准确的情况。
最后，测量完成后，需要将测试笔从电路上拔下，并将万用表的旋钮拨到关机
位置，以保护万用表和节省电池电量。
总的来说，使用万用表测量电压的方法并不复杂，只需要选择合适的测量范围、正确连接测试电路、进行准确的测量操作，就可以得到准确的电压数值。
在实际工作中，我们经常会用到万用表测量电压，因此掌握好这一基本的测量方法是非常重要的。
希望大家在工作中能够熟练掌握万用表的使用方法，提高工作效率，确保电路测试的准确性。
电压测量方法
电压测量方法电压是电路中的重要参数，对于电子工程师来说，准确测量电压是工作中的基本要求。
在电子设备的设计、维护和故障排除过程中，电压测量是必不可少的一项工作。
本文将介绍几种常见的电压测量方法，帮助读者掌握正确的测量技巧。
直流电压测量方法。
直流电压是电路中恒定不变的电压。
在直流电压测量时，我们通常使用数字万用表来进行测量。
首先，将万用表的测量档位调至直流电压档位，然后将红表笔连接到被测电路的正极，黑表笔连接到负极，读取万用表上的电压数值即可得到被测电路的直流电压值。
交流电压测量方法。
交流电压是电路中周期性变化的电压。
在交流电压测量时，同样可以使用数字万用表来进行测量。
将万用表的测量档位调至交流电压档位，然后连接红黑表笔到被测电路的正负极，读取万用表上的电压数值即可得到被测电路的交流电压值。
示波器测量方法。
示波器是一种专业的电子测量仪器，能够直观地显示电压随时间的变化情况。
在电子实验室或工程现场，示波器被广泛应用于电压测量。
使用示波器进行电压测量时，首先将示波器的探头连接到被测电路的正负极，然后调整示波器的触发方式和时间基准，即可在示波器屏幕上观察到电压的波形图，并据此得到电压的各项参数。
电压表测量方法。
电压表是一种专门用于测量电压的仪器，与数字万用表不同，电压表通常具有更高的测量精度和更丰富的功能。
在需要高精度电压测量时，可以选择使用电压表进行测量。
使用电压表进行测量时，只需将电压表的正负极连接到被测电路的正负极，即可得到准确的电压数值。
总结。
在电子工程领域，电压测量是一项基础而又重要的工作。
掌握准确的电压测量方法，不仅可以保证电路工作的正常运行，还能够提高工作效率，减少故障排除的时间。
通过本文介绍的几种电压测量方法，相信读者已经对电压测量有了更深入的了解，希望能够在实际工作中加以运用，取得更好的效果。
湖南工业大学电子仪器测量P第5章电压测量
直流放大器
图5.13 峰值电压表
2)峰值检波器
充 放 条件：
VD Rs u(t)
充 C
放 Tmax
u(t) uc
+ 放 R L
最后输出的平均电压迫近峰值
t
图5.14 峰值检波器
T
3)刻度特性
峰值电压表响应被测电压的峰值UP，读数α（峰值表的指示值） 为 UP KU P 0.707U P 2 K——定度系数，K
例5.l 用平均值电压表测量一个三角波电压，读得测量值为 10V，试求有效值为多少伏？
解: 对于均值表，读数 1.11U~ （5.17）先求出均值，再通 过KF换算成有效值。 三角波的均值为
1 Ux 0.9 10V 9V 1.11
查 P159 表5.1，得三角波KF=l.15，故被测三角波的有效值为
2/2
U P ~ U Px U~ K P~ 2
对正弦波读数α就是有效值
非正弦波读数α无物理意义，要通过：
U Px 2
求出峰值，再由峰值因数KP求出有效值U
例5.2 用峰值电压表测量一个三角波电压，读得测量值为10V， 试求有效值为多少伏？ 解：对于峰值表，读数乘以 2 在就等于被测电压的峰值。因 此，三角波的峰值为
电压的派生量，例如，调幅度，波形的非线性失真系数等等。 在非电量测量中，大多数物理量（如温度、压力、振动、速度 等）的传感器大多是电压作输出的。
因此，电压测量是其它许多电参量、非电参数测量的基础。
5.1.2 对电压测量的基本要求
1. 应有足够宽的电压测量范围 nV→ μV→mV→V→→kV 2. 应有足够宽的频率范围 交流电压的频率范围约从几Hz到几百MHz，甚至达GHz量级。 目前，模拟电压表可测量的频率范围要比数字表高得多。 例如，92C型模拟射频电压表频率上限达1.2GHz，而DP100 型数字多用表只能达25MHz。 3. 应有足够小的测量不确定度 即可达10-6微伏量级 4. 应有足够高的输入阻抗 5. 应具有高的抗干扰能力
第5章 电压测量
（1）检波—放大式电压表
ux
检波器
衰减器
直 流 放大器
图5-1 检波—放大式电压表框图
A
（2）放大—检波式电压表
ux
衰减器
交 流 放大器
检波器
A
图5-2 放大—检波式电压表框图
（3）外差式电压表
ux
输入 电路 混频器 中频 放大器 检波器
A
本机 振荡器
图5-3 外差式电压表框图
外差式电压表的频率范围取决于本振频率范围。只有当本振 频率可以达到很高时，电压表的频率范围才能更宽。但是当 本振频率很高时，不仅对本振电路的屏蔽要求更高，而且电 压表的造价也很高。所以外差式电压表一般为高频电压表而 不是超高频电压表。 三种结构形式电压表的性能比较如表5-1所示。
I m r ( I I m ) RS
Im 1 1 RS r r r I I Im n 1 1 Im
式中n称电流量程扩大倍数，也称分流系数。
-
50μA 3kΩ
-
Im
r
+
Is Im A I
+
B Rs
图5-5 表头等效电路
图5-6 电流量程扩展
3．直流电压测量 用电流表头能否直接测量电压？由于表头的内阻是一定的， 当在表头两端加上不同电压时，表针偏转角也不同，因此经过 校准，在表盘上按电压数值刻度后，就可用来测量电压。不过 由于表头内阻较小，容许通过的电流又很小，所以它能测量的 电压范围也很小。现以Im=50μA，r=3 kΩ表头为例，在指针指 示满刻度时，它两端的电压是：
第5章 电压测量
5.1 概述
5.1.1 电压测量的意义和基本要求
1．电压测量的意义 电压测量是电测量与非电测量的基础。 电量测量中，许多电量的测量可以转化为电压测量： 电压、电流和功率是表征电信号的三个基本参量是。 但是，从测量的观点来看，测量的主要参量是电压， 因为在标准电阻的两端若测出电压值，那么就可通过 计算求得电流或功率。电路的工作状态，如饱和、截 止、谐振；许多电参数，如频率特性、波形的非线性 失真系数、增益、调制度都可以视为电压的派生量， 都可以用电压来描述。 在非电量测量中，许多物理量 （如温度、压力、振动、速度、 加速度等）都可以通 过传感器转换成电压量，通过电压测量即可方便地实 现对这些物理量的测量与监测。
第5章数字电压表
∫
代入
T2 UX = Ur T1
第18页
电子测量原理
二、A/D转换原理 2. 双积分式ADC （2） 工作过程
5.4 直流电压的数化测量与A/D转换
③对参考电压反向定值积分（t2～t3） 由于T1、T2是通过对同一时钟信号（设周期T0）计数 得到（设计数值分别为N1、N2），即T1 = N1T0，T2 = N2T0， 于是 N2 UX = Ur = eN2 N1 e=
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…
…
A/D 转换 结果 N
电子测量原理
二、A/D转换原理 1. 逐次逼近比较式ADC （2） 原理框图
5.4 直流电压的数化测量与A/D转换
SAR的最后输出即是A/D转换结果，用数字量N表示。
最后的D/A转换器输出已最大限度逼近了Ux，且有：
A/D转换结果的数字量 A/D输入电压
UX =
N ×Ur 2n
二、A/D转换原理 1. 逐次逼近比较式ADC （2） 原理框图
+
5.4 直流电压的数化测量与A/D转换
UX
¯
比较器
逐次逼近移位 START 寄存器（SAR） MSB
2-1 LSB 2-n D/A转换器
CLK
图中： SAR为逐次逼近移位寄存器，在时钟CLK作用下，
对比较器的输出（0或1）每次进行一次移位， 移位输 出将送到D/A转换器，D/A转换结果再与Ux比较。
读数误差 满度误差
显示位数1999/2000个字求得
=±（%+% Um ） UX UX 其中：UX为被测电压读数；Um为满刻度值。 示值（读读数）相对误差： =
测电压原理
测电压原理
测量电压的原理是基于电压的概念和电路的特性。
电压是指电荷的能量差异或电场的强度，在电路中用符号"V"表示，单位
为伏特（V）。
为了测量电压，需要使用一个电压表或示波器等仪器。
这些仪器通常由一个测量电阻和一个指针或数字显示器组成。
测量电压的基本原理是将测量电压的电路与一个已知电阻串联连接，构成一个电压分压器。
根据欧姆定律，电路中的电流与电压和电阻之间的关系为I = V/R，其中I 是电流，V 是电压，R 是电阻。
在电压分压器中，已知电阻的电流与测量电压之间存在一定的比例关系。
通过测量电流和已知电阻的值，可以计算出测量电压的值。
在使用示波器测量电压时，示波器会将测量电压的电路与一个内部电阻串联连接。
示波器通过测量电流和内部电阻的值，可以准确地显示电压波形和幅值。
除了电压分压器和示波器，还有一些其他的电压测量技术，如电压比较器、电桥等。
这些技术根据电路的不同特点，采用不同的原理来测量电压。
总之，测量电压的原理是基于电压分压和电流与电压之间的关
系。
通过合理设计电路和选择合适的测量方法，可以准确地测量电压的值。
电子测量技术电压测量
误差为：
图5-1 用电压表测电动势
式（5-1）中，“一”表明测量值比实际值小；
（5-1）
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电子测量原理
5.2 交流电压测量
5.2.1 交流电压的表征
表征周期性交流电压的参数有峰值Up、平均值 、 有效值U，三者之间存在一定的关系。正是如此，构成了 不同工作原理的电子电压表。
1.电压的Up 、、U值 交流电压的峰值，指一周内能达到的最大值。它以零 电位（时间轴）为参考。对于含直流分量的正弦交流电压 来说，正负峰值是不相等的，而正负振幅是相等的，因为 振幅以振荡中心为参考的。
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电子测量原理
4.应有足够高的输入阻抗。由于电子电路等效阻抗高， 为了减小仪器接入后对电路的影响，要求仪器输入阻抗要 高。目前模拟电压表的输入阻抗在MΩ级，数字电压表的 输入阻抗达GΩ级，甚至可达数千GΩ。
5.应具有高的抗干扰能力。一般来说，测量都是在充满 各种干扰的条件下进行的。对于微小电压的测量，需要的 灵敏度就高，其干扰的影响就大。所以，电压表的抗干扰 能力要强，对数字电压表更是如此。
（5-4）
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电子测量原理
波峰因数是指电压的峰值与有效值的比值，用Kp来表 示，即：
（5-5） 无论任何波形的电压，只要知道峰值和按式（5-2）、（53）求出平均值和有效值，便可按式（5-4）、（5-5）求出 对应的波形因数和波峰因数值。正弦波及常见非正弦波电 压的Kf、K p值，可见表5-1所示。
第7页
电子测量原理
(3)检波法：通过整流将交流转换成直流制成的电压 表，据整流电路的不同可分为均值检波、峰值检波、有效 值检波三种。同时， 据整流电路的不同可分为均值检波、 峰值检波、有效值检波三种。同时，据整流器的位置又分 为“检波——放大”、“放大——检波”式电压表。
初中物理电压测量教案
初中物理电压测量教案一、教学目标1.学习电压的基本定义及其在电路中的意义。
2.理解电压的测量方法以及电压计的使用，掌握基本的电压测量技能。
3.学习几种常见电路的电压测量原理和具体操作方法。
二、教学重点与难点重点：电压的基本定义与测量方法；电压计的使用。
难点：不同电路中电压的测量原理。
三、教学内容及步骤（一）电压的基本概念及意义1.引入请同学们说一说你们所知道的电压是什么意思，有什么作用。
2.电压的定义电压是指两点之间的电势差，用符号“V”表示，单位是“伏特（V）”。
3.电压的意义电压可以表征电路中电子的能量，有电压才能让电子流动，且电压与电流、电阻有密切的关系。
（二）电压的测量方法1.电压测量的方法通过接不同的测量电路和采用不同的测量仪器，可以测量不同场合下的电压。
2.电压计的使用电压计是一种专门测量电压的仪器，它可以直接读取电压信息，有模拟电压计和数字电压计两种。
（三）不同电路中电压的测量原理1.直流电路中的电压测量直流电路中，可以通过串联的电压计来测量电路中的电压。
2.交流电路中的电压测量交流电路中，可采用交流电压表等专门的测量仪器，也可以通过示波器的观察，测量交流信号的振幅等信息，进而计算出相应的电压大小。
3.并联电路中的电压测量并联电路中，可以通过并联的电压计来测量电压，同时也需要结合电路的特性和计算方法，以得到更准确的电压大小。
四、实验操作1.实验器材电压计、示波器、直流电源、交流电源、各种电阻器等。
2.实验操作在实验室中，可以通过给定的电路模型或自己设计的电路，来进行电压测量实验。
首先需要检查实验器材的正常运转，然后按照实验操作步骤进行电压测量实验。
五、总结与反思通过本次实验，同学们应该能够基本掌握电压的测量方法和电压计的使用技巧，同时也要注意对不同电路中电压测量的原理和操作方法的理解，以便于更好地应用到实际的电路中。
在实验过程中，还需要注意保持实验器材的安全和正确使用，避免因操作不当而造成的损失或安全隐患。
电基本参数测量资料
P lg 1 P2
P 1 10 P 2
P lg 1 lg10 1 P2
P dB表示功率比为 10lg 1 P2
电压之比的对数
2 P V 1 1 / R1 2 P2 V2 / R2
１贝尔（Bel）=10dB
2 P V 1 12 P2 V2 P V1 1 10 lg 20 lg P2 V2
第5章 电基本参数测量
频率误差
低频误差
Tmax , RC>>Tmax 难于满足
U 1 L U 2 RCf
f 越高， L 越小
高频误差
与分布参数（Cr，L）及二极管频率有关。f很高时，引起充放电误差 常采用探头式“检-放”、高速二极管
第5章 电基本参数测量
[例] 若放电回路电阻R=30M, C=0.01F, f=5Hz的正弦波
U p 2 10 14.1V
Kp 1
U Up Kp 14.1V
Kp
Up U
第5章 电基本参数测量
均值检波器（<10MHz）
1 V = 定义：数学： T0
1. 原理：
T
V(t)dt
V 测量：
1 = T0
T
V(t)dt
全波整流
简化全波整流
1 I0 T
T
0
V 2 Rd rm 2 Rd rm
元件及环境误差
* 波形误差
第5章 电基本参数测量
举例：
分析用平均值电压表测量一个包含二次和三次 谐波的失真正弦电压时所产生的误差？
vx (t ) Vp (sin kn sin(n n ))
先求平均值 被测电压的读数 真正有效值 误差
电子测量技术第三版 第5章 练习题及答案
第5章习题及答案1 .交流电压的参数有哪几种表示方法？它们之间有什么样的关系？答：交流电压的基本参数有：峰值、平均值和有效值。
它们之间可以用波形因数和波峰因数表示。
波形因数：交流电压的有效值与平均值之比，通常，用KF表示，即「IJ波峰因数：交流电压峰值与有效值之比，通常，用KP表示，即Kp=2~Ur mS2 .为何要求电子电压表的榆入阻抗应足够高？答：电子电压表的输入阻抗高，可以减小对被测电路的影响，使测量准确度更高。
3 .用全波均值表对题5.3图所示的三种波形交流电压进行测量，示值为IVo 求各种波形的峰值、均值及有效值分别是多少？并将三种电压的波形画于同一坐标上进行比效。
解：（D对于正弦波示值就是有效值，故正弦波的有效值：Uw=W—U1平均值：U=-^=——≈0.9VKk1.11峰值：UP=U wf SK〃=lx1.414=1.414V⑵对于方波・・・方波电压的有效值 U nns =0.9K F U a =0.9X1×1=0.9V—U 1平均值：t/=—三-=-=ιv KF I峰值：UP=U WW K 产IXl=W⑶对于三角波 V 三角波的波形因数K 产1.15,示值Ua=W・・・三角波电压的有效值U rmS =09KFUa =0.9×1.15×1=1.35V-U 1平均值：U=-^=——≈0.87VK F 1.15峰值：UF=U ZW SK 产lxl.73=1.73V4.用峰值电压表对题5.3图所示三种波形电压进行测量，示值为1V,试分别求出其有效值、平均值、峰值各为多少？并将三种电压波形画于同一坐标上加以比较。
解：⑴对于正弦波，示值就是有效值，故正弦波的有效值UW=IV 峰值：UP=y∣2U a =√2×1=1.4IV—U 1平均值：U=-^=——≈0.9V KF 1.11⑵对于方波・・•方波的波峰因数为KP=1.示值τj∖∣2V2U=——Ua =——×1≈1.41VWW K p a 1 峰值：^=^=√2×1=1.41VKp=^J3Ua =IVV 三角波的波峰因数为 ，号值・・・三角波的有效值：U zW s=性Ua=,xl ≈0.82VV 方波的波形因数 =1,示值 Ua=W平均值：U=U 「1 KF T =IV ⑶对于三角波峰值：UP=E=亚×l=14W5.用一台5位半的DVM 进行电压测量，已知固有误差为±0.003%读数土 Qoo2%满度。
学习初三物理电压的认识与测量教案
我们先来了解一下物理中的电压概念。
电压，也被称为电势差，是电场中在两个点之间的电势能差。
当电荷从高电势点移动到低电势点时，电势能被释放，从而产生电能。
因此，电压是电能转化的关键因素，同时也能够影响电路中电子的运动方向和速度。
在我们日常生活中，电压便被广泛应用于各种电器设备和电路中。
那么，如何测量电压？这便是本文所要探讨的问题。
在初三物理中，我们通常使用万用表来测量电压。
万用表，也叫多用表，是一种能够测量电压、电流、电阻等电学参数的测量工具。
万用表通常包含电压表和电流表两部分，可以通过旋转转换旋钮来切换测量模式。
下面，我们将以初三物理电学教学中的电压测量为例，编制一份针对初三学生的电压测量教案。
一、教学目标本次电压测量教学旨在让学生：1.掌握电压的基本概念和测量方法。
2.学会配置和使用万用表进行电压测量。
3.了解电路中电压与电流、电阻之间的关系，进一步深化对电学的理解。
二、教学准备1.课堂基本设备：黑板、白板、笔、草稿纸等。
2.电学实验设备：万用表、干电池、电线等。
3.课堂教学资料：电学教材、电路图等。
三、教学过程第一部分：电压的基本概念1.通过黑板、白板、教材等介绍电压的基本概念和应用。
2.运用实例解释电压和电流、电阻之间的关系。
3.举例说明电压在电路中所起的重要作用。
第二部分：电压的测量方法1.通过实验，演示如何使用万用表测量电压，引导学生进行实践。
2.提供电路图，让学生简单配置电路并进行电压测量，便于学生掌握测量技能。
3.讲解万用表的常见故障及维修方法。
4.强调安全措施，如何正确使用实验设备，防止出现意外。
第三部分：电压实验操作示范1.提供具体的实践操作示范，让学生更好地理解电路及电压测量的应用。
2.指导学生使用万用表对不同电路中的电压参数进行测量，帮助学生熟悉实际应用情况。
3.强调学生要认真观察实验现象，积极思考实验问题，提高实验思维及操作能力。
四、教学总结本次电压测量教学，主要以电压概念的讲解和实验操作为主，旨在帮助学生掌握电压的基本概念和测量技能。
第5章电压测量
，1使交R流功率在电容C上的损耗可以
C
测热电阻电桥的缺点
➢ 测热电阻对环境温度敏感，操作较复杂；
➢ 一般不能直接读数（需换算）。
准确度：若直流电压标准准确度为10-5，则得到的高频电压标准准
确度可达10-3 。
应用：对模拟电压表检定。
第25页
5．3 交流电压的测量
电子测量原理
5．3．1 表征交流电压的基本参量
当电压V为mV量级时，频率f相当于厘米波。
➢ 逆效应：若将约瑟夫森结置于微波场中（即用微波辐 射到处于超导状态下的约瑟夫森结上）时，将在约瑟 夫森结上得到量子化阶梯电压Vn。
即：微波（频率f）—〉约瑟夫森结—〉量子化阶梯电
压Vn（第n个阶梯）。
Vn
n
f KJ
第18页
电子测量原理
3. 约瑟夫森量子电压基准
第7页
电子测量原理
5．1．2 电压测量的方法和分类
2）数字化直流电压测量方法 模拟直流电压--〉A/D转换器--〉数字量--〉数 字显示（直观） ——数字电压表（DVM），数字多用表 （DMM）。
3）交流电压的数字化测量 交流电压（有效值、峰值和平均值）--〉直流电 压--〉A/D转换器--〉数字量--〉数字显示 ——DVM（DMM）的扩展功能。
V0 2
2
V1 2
2
VRF 2
2 RT
2 RT
RT
2
即高频电压有效值为：
VRF
V02 V12 4
电子测量原理
第24页
双测热电阻电桥的原理
电子测量原理
对上述电路的要求
➢ 两个测热电阻的一致性好（阻值和温度特性相同）；
➢ 检流计要非常灵敏（特别是测量小的高频电压时）；
电压检测原理
电压检测原理
电压检测原理是通过测量电路中的电压来判断电路的工作状态以及信号的强弱。
电压是衡量电势差的物理量，它表示了电荷在电路中的能量转换或存储状态。
电压检测常用的方法包括直流电压检测和交流电压检测。
直流电压检测原理是利用电压表或万用表测量电路两个点之间的电压差，以此来得知电路的工作状态。
直流电压检测常用的方法有两点法和三点法。
两点法是将电压表的两个测量引线分别连接到电路中的两个测量点，通过电压表显示的数值来判断电路的电压。
三点法是在两点法的基础上，再添加一个参考点，即将电压表的一个测量引线连接到电路中的参考点上。
这样可以避免由于接地电阻等原因造成的误差。
交流电压检测原理是通过电压表或示波器对交流电路中的电压进行测量，以了解电路中电压的频率、幅度和相位等信息。
交流电压检测常用的方法是利用示波器测量电压波形，通过示波器的屏幕显示来观察电压的变化。
示波器可以显示电压的振幅、周期和相位等特性，利用这些信息可以判断电路中的信号强弱和波形的变化情况。
总之，电压检测原理是通过测量电路中的电压来判断电路工作状态和信号的强弱。
直流电压检测利用电压表或万用表对电路中的电压进行测量，而交流电压检测则通过示波器来观察电压的波形。
这些测量方法可以帮助工程师快速准确地了解电路中的电压情况，为电路的调试和故障排查提供参考。
电压测量练习题
第五章电压测量一、填空题1、用一只级50V的电压表测量直流电压，产生的绝对误差≤__伏。
答案：2、用峰值电压表测量某一电压，若读数为1V，则该电压的峰值为____伏。
答案：3、采用某电压表（正弦有效值刻度）测量峰值相等（Vp=5V）的正弦波、方波、三角波，发现读数相同，则该表为____检波方式，读数____。
答案：峰值4、.峰值电压表的基本组成形式为________式。
答案：检波—放大5、均值电压表的工作频率范围主要受_______的限制，而灵敏度受放大器_______ 的限制。
答案：宽带放大器带宽内部噪声6、在150Ω的电阻上，测得其电压电平为+20dBv，其对应的功率电平应为________。
答案：+26dBm7、某数字电压表的最大计数容量为19999，通常称该表为________位数字电压表；若其最小量程为，则其分辨力为________ 。
答案：(或四位半) , 10μV8、DVM测量系统输入端采取的措施，是提高CMR的行之有效的方法。
答案：浮置9. 四位半的DVM测量15V的稳压电源电压为，取四位有效数字时其值为。
答案：二、判断题：1、对双积分式DVM来说，串模干扰的最大危险在低频。
（）√2、数字电压表的固有误差由两项组成，其中仅与被测电压大小有关的误差叫读数误差，与选用量程有关的误差叫满度误差。
（）√3、峰值电压表按有效值刻度，它能测量任意波形电压的有效值。
（）√4、积分式DVM对一定的积分时间T，干扰频率越高，SMR越大。
（）×5、有效值电压表适应于非正弦波的电压测量，其电压刻度与被测电压波形无关。
（）×6、双斜式DVM 中，其平均特性可以抑制共模干扰影响。
（ ）√7、双积分式DVM 中变换结果与积分器积分元件RC 有关，但其积分器线性不好也不会引起测量误差。
（ ）×8、对于双积分式DVM ，对输入信号积分的时间只有等于工频（50Hz ）的周期时，才能抑制工频干扰。
第五章_数字化电压测量
10,000 解: 时钟脉冲频率应为: f 50ms 200kHz 9.163 V 50ms 45.815ms 门控时间应为: T 10V
累积脉冲数:
N 45.815 ms 200 kHz
9163
通过小数点位置的调整,可显示出 9.163V
.直接比较式A/D 将VR分成8段，列出真值表
D/A送出 0 Vr/2=2.5 110 Vr/2+Vr/22=3.75 111 Vr/2+Vr/22+Vr/23=4.375
≥ 7VR /8
111
11X
≥ 3VR /4 ＜ 7V /8 R
110
1XX
≥ V /2 R
＜ 3VR /4
≥ 5VR /8
101
10X Vx 1/2V R ＜ V R /2 0XX
波形因数：
KF V
V
V =V~（正弦有效值）=KF~（正弦波形因数）
第五章 电压测量技术
例： 用一块平均值电压表测量一个三角波电压，读数为
1 V ，问该三角波电压的有效值为多少？
解：
三角波的均值为
1 Vx 0.9V K F ~ (正弦波） 1.11
三角波的波形因数 K F 1.15
在平衡状态 Qr=Qx 可求出 因此
其中
F∞ x V
Vr Vx V V dt r x T2 R R R R i i r r
Vr Ri _ Vx Rr T1 = T2 Rr V x
F
Rr 1 1 1 Rr F= = = V = • V T T1 + T2 Vr T2 Ri x S Ri x
V
S = Vr • T2 称为伏秒脉冲
05Pspice的电子测量的方法
注：由于功率的定义是有效值电压乘以有效值电流，而 直流分析得到的相当于峰值电压和峰值电流，所以在求Po 曲线时，用电压乘以电流再除以2即可。电源电压VCC1和 VCC2是直流量，所以在求Pv曲线时只除以1.414即可。又 因为VCC1和VCC2只在半个周期有电流，当电路对称时， 表达式ABS(V(VCC1:+)*I(VCC1)/1.414)求出的是两个电源 的总功率。
中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉
电子电路CAD
（2）用瞬态分析。 ① 求最大不失真输出幅度Vom。 将输入信号振幅设置为12V(电源电压)，进行瞬态分析，
得到电路的输出波形。然后将横轴改为V(VIN:+)，得到电 路的输入、输出特性曲线，启动标尺可读出最大不失真输 出幅度Vom≈6.5V。
中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉
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三 .测量最大输出幅度、输出功率
1．设置直流扫描分析 通过直流扫描分析，可得到电路的输入输出特性曲
线，从曲线上可读出最大输出幅度。 通过直流扫描分析，也可得到电路的输出功率、管
耗和电源提供的功率随输出电压变化的曲线，从曲线上 可读出最大输出功率或某一输出幅值下的功率。
对于数/模混合电路，内部节点可分为模拟型节点、数字型节 点和接口型节点3种。Pspice9处理接口型节点的基本方法是为 数字逻辑单元库中的每一个逻辑单元同时配备AtoD和DtoA两类 接口型等效子电路。其中AtoD子电路的作用是将模拟信号转换 成数字信号，DtoA子电路则相反。在分析数/模混合电路时， Pspice9会根据电路的具体情况自动插入一个或多个接口型子电 路，以实现数字和模拟两类信号之间的转换。所以数/模混合电 路的分析与数字电路的分析基本相同。
学习初三物理电压计的使用教案
初三物理是一门普及性很强的学科，作为初中物理的一部分，其教学内容涵盖了很多实用性很强的知识。
其中电学知识相对复杂，需要学生进行大量的实验和操作才能更好的掌握。
电压计的使用就是电学知识中比较重要的一部分，它涉及到电压的测量以及电路中各种元件的连接方式。
下面将针对初三物理电压计的使用教案进行详细的讲解。
一、电压计的基本原理电压计是电路中用于测量电压的一种仪器，它可以测量直流电压和交流电压。
在电路中，电压计往往用来检查电路中某些装置的工作状态，如电池、发电机、继电器等。
其基本原理是利用电压计的电阻来测量电流和电压之间的关系。
它由一个电阻或一组电阻制成，其中一个端点可以移动到电路中的任何点，从而比较电路中两个端点之间的电势差，即电压。
二、电压计的使用方法1.测量直流电压的方法测量直流电压时，通常使用电位器进行测量。
使用电位器是因为电位器电阻可以调整，根据需要可以调整到相应的范围内。
具体使用方法如下：（1）将电位器的总电较大的一端与电源的正极连接，电位器的总电阻较小的一端与电源的负极相连。
（2）将需要测量的电路连接到电位器的总电阻较小的一端。
它们之间的电压将被测量。
（3）开机，并调整电位器。
当电位器的指针指向所需电压处时，电路中的电压由电位器的指针所指的位置确定。
2.测量交流电压的方法测量交流电压时，通常使用交流电压计进行测量。
非常流行的是数字式交流电压计，如图1所示。
其使用方法如下：（1）开机，并校准仪表。
这通常要求将仪表旋钮转到任意一个小而明亮的数字，并调整校准旋钮，使该数字完全对准零位，然后归零仪表。
（2）将电源连接到交流电压计中，然后将交流电压计与被测电路连接。
（3）读取交流电压计的显示器和选择相应的电压范围。
液晶显示器通常会显示一组数字，例如200V AC或400V AC。
在确定所需范围后，将旋钮旋转到相应的数字。
（4）读取显示器中的读数。
如果测量结果不同于所需范围，则应尝试不同的电压范围。
三、初三物理电压计的教学计划1.教学目标（1）了解电压计的基本原理，掌握电压计的类型和特点；（2）了解电压计的使用方法，能够正确地测量直流电压和交流电压；（3）理解测量误差的原因，知道如何获取精确的测量结果；（4）能够熟练使用电位器和数字式交流电压计进行实验操作。
电子测量与仪器第五章电压测量-数字万用表1
UB
C
R UD Rf
t
o
UB
UO
KD
Cf
(b)
UD
开 闭
解调工作原理
t o T (c)
Uo
t o
(d)
5.3 交流电压的表征和测量
一、交流电压的表征
交流电压除用具体的函数关系式表达其大小随时间的 变化规律外，通常还可以用峰值、幅值、平均值、有效值 等参数来表征。
1、峰值 周期性交变电压u(t)在一个周期内偏离零电平的最大
热偶元件又称热电偶，是由两种不同材料的导体所构成 的具有热电现象的元件。若将被测电压变换成热能加在热电 偶上，热电偶将产生相应的电势E=kU2。测量时要求消除热 电偶的非线性。
电压 热能 加于热电偶产生热电势
输入信号u(t)经宽带放大器放大后送入T1，产生热电势 E1=k1Ui2。E1经直流放大器A放大后加热平衡热电偶T2，T2 产生热电势Ef=k2Uo2 。Ef作为负反馈与E1一起加到放大器的 A端，直至Ef=E1，放大器保持输出不变。
R2
(U 2
U1) /
Im
R3 (U3 U2 ) / Im
电压灵敏度
通常把电压表的内阻与量程之比定义为电压表的电压灵 敏度（Ω/V）。
KV
RV Um
1 Im
电压表在不同档位/量程，其内阻是不同的。 可以由电压灵敏度，算出在不同档位时的内阻。
用普通电压表测量高输出电阻的直流电压
UA
o
(b)
KM
R1
UM
t o T (c)
UA
开 闭
t o
(d)
调制工作原理 (斩波器)
C
初中物理电压怎么测量教案
初中物理电压怎么测量教案教学目标：1. 知识与技能：学生能够理解电压的概念，掌握电压的测量方法，能够使用电压表进行电压的测量。
2. 过程与方法：通过实验和观察，学生能够探究电压与电流的关系，学会观察和分析实验数据。
3. 情感、态度与价值观：培养学生对科学的兴趣和好奇心，培养学生的实验操作能力和团队合作精神。
教学重点：电压的概念和测量方法。
教学难点：电压表的使用和电压的计算。
教学准备：1. 实验器材：电压表、电流表、导线、电池、灯泡等。
2. 教学工具：PPT、黑板、粉笔等。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 引导学生回顾电流的概念和产生原因。
2. 提问：电流在电路中流动，那么电荷是如何被推动的呢？3. 学生回答后，教师总结：电荷的推动力来自于电压。
二、新课（15分钟）1. 介绍电压的概念：电压是电路两端的电势差，是推动电荷流动的力量。
2. 讲解电压的单位：伏特（V）。
3. 介绍电压表的使用方法：a. 将电压表的两个接线柱分别连接到电路的两端。
b. 打开电压表，选择适当的量程。
c. 读取电压表上的数值，即为电路的电压。
4. 进行实验：测量电池的电压。
a. 将电压表的两个接线柱分别连接到电池的正负极。
b. 打开电压表，选择适当的量程。
c. 读取电压表上的数值，记录下来。
d. 多次更换电池，重复实验，记录数值。
5. 分析实验数据：讨论电压与电池状态（新旧、温度等）的关系。
三、巩固（10分钟）1. 学生分组进行实验，测量不同电路的电压，记录数据。
2. 学生汇报实验结果，教师进行点评和指导。
四、拓展（10分钟）1. 引导学生思考：电压在电路中的作用是什么？2. 学生回答后，教师总结：电压是推动电荷流动的力量，使电路形成持续的电流。
五、总结（5分钟）1. 教师总结本节课的主要内容：电压的概念、单位、测量方法以及电压与电流的关系。
2. 学生分享学习心得和疑问。
教学反思：本节课通过实验和观察，让学生掌握了电压的概念和测量方法，能够使用电压表进行电压的测量。
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第5章数字测量方法•5.1 电压测量的数字化方法•5.2 直流数字电压表•5.3 多用型数字电压表•5.4 频率的测量•5.5 时间的测量•5.6 相位的测量5.1 电压的数字化测量•DVM 的组成原理及主要性能指标•1）DVM 的组成–数字电压表（Digital Voltage Meter ，简称DVM ）。
–组成框图输入电路A/D 转换器数字显示器逻辑控制电路时钟发生器模拟部分数字部分V x5.1 电压的数字化测量–DVM的应用•直流或慢变化电压信号的测量（通常采用高精度低速A/D转换器）。
•通过AC-DC变换电路，也可测量交流电压的有效值、平均值、峰值，构成交流数字电压表。
•通过电流-电压、阻抗-电压等变换，实现电流、阻抗等测量，进一步扩展其功能。
•基于微处理器的智能化DVM称为数字多用表（DMM，Digital MultiMeter）。
•DMM功能更全，性能更高，一般具有一定的数据处理能力（平均、方差计算等）和通信接口(如GPIB)。
–2）主要性能指标•显示位数–完整显示位：能够显示0-9的数字。
–非完整显示位(俗称半位)：只能显示0和1（在最高位上）。
–如4位DVM，具有4位完整显示位，其最大显示数字为9999 。
–而4位半DVM，具有4位完整显示位，有1位非完整显示位，其最大显示数字为19999 。
•量程–基本量程：无衰减或放大时的输入电压范围，由动态范围确定。
–通过对输入电压（按10倍）放大或衰减，可扩展其他量程。
•分辨力–指DVM能够分辨最小电压变化量的能力。
反映了DVM灵敏度。
–用每个字对应的电压值来表示，即V/字。
–不同的量程上能分辨的最小电压变化的能力不同，显然，在最小量程上具有最高分辨力。
–例如，3位半的DVM，在200mV最小量程上，可以测量的最大输入电压为199.9mV，其分辨力为0.1mV/字（即当输入电压变化0.1mV时，显示的末尾数字将变化“1个字”）。
•分辨率–分辨率：用百分数表示，与量程无关，比较直观。
如上述的DVM 在最小量程，则分辨率为：分辨率也可直接从显示位数得到（与量程无关），如3位半的DVM ，可显示出1999（共2000个字），则分辨率为•测量速度–每秒钟完成的测量次数。
它主要取决于A/D 转换器的转换速度。
–一般低速高精度的DVM 测量速度在几次/秒~几十次/秒。
•测量精度–取决于DVM的固有误差和使用时的附加误差（温度等）。
–固有误差由两部分构成：读数误差和满度误差。
--读数误差与当前读数有关。
主要包括DVM的刻度系数误差和非线性误差。
--满度误差与当前读数无关，只与选用的量程有关。
当被测量（读数值）很小时，满度误差起主要作用，当被测量较大时，读数误差起主要作用。
为减小满度误差的影响，应合理选择量程，以使被测量大于满量程的2/3以上。
•输入阻抗–输入阻抗取决于输入电路（并与量程有关）。
–输入阻抗宜越大越好，否则将影响测量精度。
–对于直流DVM，输入阻抗用输入电阻表示，一般在10MΩ-1000MΩ之间。
–对于交流DVM，输入阻抗用输入电阻和并联电容表示，电容值一般在几十-几百pF之间。
抗干扰能力DVM的灵敏度很高，对外部干扰的抑制能力就成为保证它的高精度测量能力的重要因素。
1) 串模干扰串模干扰是指干扰电压usm 以串联形式与被测电压Ux叠加后加到DVM输入端，图(a)表示串模干扰来自被测信号源内部，图(b)表示串模干扰是由于测量引线受外界电磁场感应所引起的。
串模干扰抑制比SMRSMR(dB)=20 lg 式中，U smp 表示串模干扰电压峰值；ΔU sm 表示由串模干扰U sm 所引起的测量误差。
SMR 值愈大，表示DVM 抗串模干扰能力愈强。
一般DVM 的SMR 值为20-60dB smsmpΔU U设串模干扰源为正弦波：u sm (t )=U smp sin ωt =U smp sin 式中，T sm 为正弦型串模干扰的周期。
对于积分型DVM 而言，由于积分过程就是取平均值的过程，因此对于正弦型串模干扰的抑制能力很强。
可以证明，积分型DVM 的串模干扰抑制比为t T smπ2sm1sm 1πsin πlg 10SMR T T T T =串模干扰的危害主要在低频，实际测量中主要是50Hz 工频2) 共模干扰Z 1、Z2是DVM两个输入端与机壳间的绝缘阻抗，一般Z1>>Z2;R 1、R2是测量引线的电阻。
测量电流使R1、R2都产生压降----共模干扰。
这个干扰源Ucm串入两根信号引线，其作用等效于信号通道中的串联干扰源，对测量结果发生影响如果(R 1+Z 1)=(R 2+Z 2)，则尽管有U cm 存在，等效的U sm 也等于零，不会影响测量结果。
因此将U cm 与U sm 的比值定义为DVM 的共模抑制比：CMR(dB)=20 lg 式中，U cmp 和U smp 分别为共模干扰的峰值和它等效的串模干扰的峰值。
smpcmpU U一般Z 1>>Z 2，故可忽略图中I 1的影响，所以有U smp ≈R 2I 2≈R2 ·即CMR(dB)≈20 lg 当R 2一定时，尽量增大|Z 2|，可以增大CMR 。
通常DVM 中将A/D 浮置并采取多层屏蔽措施就是为了这一目的。
||||2cmp 22c 2cmp Z U R Z R R U ≈++22||R ZA/D转换原理•A/D转换器分类–积分式：以积分器为基础，将输入电压和基准电压转换为时间进行比较，它实际上是一种间接测量的方案。
有：双积分式、三斜积分式、脉冲调宽（PWM）式、电压-频率（V-F）变换式等。
–比较式：以电压比较器为基础，直接对输入电压和基准电压进行比较。
有：斜波电压（线性斜波、阶梯斜波）式、比较式（逐次逼近式、零平衡式）等。
A/D转换的技术特性A/D转换的技术特性是影响数字式电压测量特性的主要因素。
A/D转换的主要技术参数如下：(1) 转换精度。
A/D转换的转换精度用分辨率和转换误差表示。
分辨率以输出二进制或十进制数的位数表示，它说明了A/D转换器能够分辨的输入信号最小变化量。
实际上，n位的A/D转换的功能就是将基准对应的满量程电压分为2n 份，通过比较确定输入电压处于哪一个份中。
在同一份内的输入电压具有相同的输出编码，无法通过输出编码分辨这些输入电压。
这样的量化过程必定会引入一定的量化误差，即转换误差。
理论上的量化误差为量化间隔的一半。
(2) 转换时间。
转换时间即A/D转换从启动信号到转换完成，数据稳定输出所需要的时间。
不同方式的A/D转换所具有的转换时间有很大差异，比较式A/D转换通常具有较高的速度，积分式A/D转换的转换时间则较长。
(3) 转换线性度。
输入电压与输出编码之间理想的传递关系是线性对应的。
但是，实际A/D转换器的传递关系总是或多或少存在非线性。
转换线性度通常用非线性误差表示，即由于非线性的传递关系使输出编码具有的最大误差，单位是量化间隔。
A/D转换原理1.并行比较式ADC基本原理：是利用一系列电阻构成分压网络，通过分压同时获得所需的所有基准电压，并将输入电压与这些基准电压同时进行比较。
转换速度快电路的规模大A/D转换原理2 逐次逼近比较式ADC—减小规模–基本原理：将被测电压和一可变的基准电压进行逐次比较，最终逼近被测电压。
即采用一种“对分搜索”的策略，逐步缩小V未知x 范围的办法。
–上式表示，若把V r 不断细分（每次取上一次的一半）足够小的量，便可无限逼近，当只取有限项时，则项数决定了其逼近的程度。
如只取前4项，则其逼近的最大误差为9.375V-10V =-0.625V ，相当于最后一项的值。
5 2.5 1.250.6259.375r V V V V V V≈+++=2 逐次逼近比较式ADC–假设基准电压为V r (U N )=10V ，为便于对分搜索，将其分成一系列（相差一半）的不同的标准值。
V 可分解为：单片集成逐次比较式ADC。
常见的产品有8位的ADC0809，12位的ADC1210和16位的AD7805等。
3 积分式-双斜积分式ADC–基本原理：关键部件是积分器、过零比较器和以计数器。
积分电路可以将输入被测电压和相应的基准电压转换为积分器输出电压的变化时间，通过对时间长短的比较实现电压的比较。
双斜式ADC的工作过程包括采样期和比较期两个工作阶段双斜式ADC的特点•(1) 双斜式ADC具有很高的转换精度。
由于两次积分操作，将电压的比较转换为两个时间的比较，积分元件R、C以及计数时钟T 0都被从理论上约掉了，其误差和长期不稳定性不会影响转换精度。
所以双斜式ADC是一种廉价且具有很高转换精度的ADC。
•(2) 双斜式ADC具有很强的抗串模干扰能力。
双斜式ADC 中的积分器对输入信号具有很强的平均作用。
•(3) 双斜式ADC具有很慢的转换速度.(3) U-F型AD电压反馈式U-F型AD电路框图(3) U-F型ADΔU =±(a %U x +b %U m )ΔU =±a %U x ±几个字其中U x 为测量示值；U m 为该量程的满度值；a %·U x 称为读数误差；b %U m 称为满度误差，它与被测电压大小无关，而与所取量程有关。
当量程选定后，显示结果末位1个字所代表的电压值也就一定，因此满度误差通常用正负几个字表示。
DVM 的测量误差示值（读数）相对误差为：–将等效为“±n 字”的电压量表示，即–如某台4位半DVM ，说明书给出基本量程为2V ，=±（0.01%读数+1字）。
则在2V 量程上，1字=0.1mV 。
由可知，=0.005%，即表达式中“1字”的满度误差项与“0.005%”的表示是完全等价的：%m b U ±(%)x U a U n ∆=±+字V ∆%%2V 0.1mV m b U b =×=%b (0.01%0.005%)mx U U γ=±+•读数误差项与当前读数有关，它主要包括DVM的刻度系数误差和非线性误差。
刻度系数理论上是常数，但由于DVM输入电路的传输系数(如放大器增益)的漂移，以及A/D转换器采用的参考电压的不稳定性，都将引起刻度系数误差。
非线性误差则主要由输入电路和A/D转换器的非线性引起。
•满度误差项与读数无关，只与当前选用的量程有关。
它主要由A/D转换器的量化误差、DVM的零点漂移、内部噪声等引起。
•当被测量(读数值)很小时，满度误差起主要作用，当被测量较大时，读数误差起主要作用。
【例1】DS26A 直流DVM 的基本量程8V 挡的固有误差为±0.02%Ux ±0.005%Um ，最大显示为79999，问满度误差相当于几个字?解：满度误差为ΔU Fs =±0.005%×8=±0.0004 V该量程每个字所代表的电压值为U e ==0.0001 V 所以8 V 挡上的满度误差±0.005%U m 也可以用±4个字表示。