数字交流毫伏表的设计与制作

摘
要 ：晶体管交流毫伏表只能用于正弦电压测量，使测量任意波形电压受到限制 ! 由
"#$%& 、 ’()&*+& 等组成高精度数字交流毫伏表，可以直接计算出输入交流波形的有效值 ! 关键词 ：有效值；放大器；单极性 中图分类号 ： ,-.%/ 文献标识码 ： " 文章编号 ：*++. 0 %*12 3 /++* 4 +% 0 ++/& 0 +5
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图!
"##$% 量程定值运算放大部分工作原理
当 &’( 闭合， 通过定值放大器将小于 "##$* 的信号放大， 并将信号输 &’" 接通 ) 时， 变 入到宽频带、 高精度的真值有效转换器， 在经滤波器滤波后加到 ) + , 转换器 -./0(#0 上， 成相应的数字信号， 最后由 /1, 显示出来 2 ),340 设有输入输出保护功能，整个系统输入有过压及过流保护，输出有短路保 护 2 ),340 能 够 直 接 计 算 出 一 个 复 杂 的 交 流 5 或 直 流 叠 加 6 输 入 信 号 的 均 方 根 值 5 有 效 值 6 ，并给出一个等效的输出直流电平 2 当选定量程接通输入电压后， /1, 四位数码管 显示出其有效值；当输入电压处于过量程状态时，后三位数码管显示数字熄灭，首位的 “ ( ”和小数点依然发亮，以提示使用者量程已过 2
收稿日期 ： /++* 0 +5 0 +1! 作者简介 ： 宣 飞 3 *.?+ — 4 ，男，河北遵化人，机电系 .? 级学生 !
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报
第#卷
分： 绝对值电路、 平方 ! 除法器、 滤波器 ! 放大器和缓冲放大器 " 输入电压 #$% 可以是交流或 直流， 被绝对值电路的 &’、&( 转换成单极性电流 )’ ，)’ 驱动平方 ! 除法器的一个输入端 " 平 方 ! 除法器完成下式功能 )’ * )’( ! )( 其输出电流 )+ 驱动 &+" &+ 和平均电容 ,&- 一起， 构成低通 滤波器 " 如果滤波器的时间常数 ., 与输入信号最长周期相比足够大的话， &+ 的输出电压 将比于电流 )+ 的平均值 " 该电压除作为真的效值转换器的直流电压输出外， 还要送到 &/ 输 以完 入端， 用以提供上式中分母 )/ 电流 " )/ 与 )+ 的平均值相等， )/ 还要流入平方 ! 除法电路， ( 成隐含的真有效值运算 " 即 )+ * 〔 )’ ! ) + 〕 * )’012 及 #345 * #$%012" 图 ( 是它的管脚图及标准真有 效值变换接法 "
随着新技术的推广，仪表的数字化程度越来越高，人们对其性能的要求也越来越高 ! 我 们设计的数字交流毫伏表，其功能相当于用其它分离元件组成的高精度晶体管毫伏表，对常 用实验电路中的交流输入波形，可直接计算出其真有效值，并用数码显示 ! 其精度和性能都 优于同类产品，而且具有体积小，使用方便等特点，可以取代目前的晶体管毫伏表 !
!
数字交流毫伏表的系统组成
数字交流毫伏表的系统流程图如图 * 所示，它由 6 */ 伏电源、整流滤波、放大电
路、 "#$%& 有效值转换电路和数码显示电路组成 !
图*
数字交流毫伏表系统流程图
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#$%&’ 芯片简介
此方程为 789: ; 〔 "#$%& 芯片能求出真有效值方程的隐含解， 7<=/ > 789:〕 ! 它分成四部
〔 北京航空航天大学出版社， 何立民 2 单片机应用文集 5 ( 6 〔 (〕 .〕 2 北京： (7742 〔 刘文武 2 真有效值电压毫伏表的设计与制作 〔 "〕 8〕 2 实验技术与管理， "##( ， (9 5 ( 6 ： !72 〔 — 输入通道器件分册 〔 北京航空航天大学出版社， 纪宗南 2 单片机外围电路器件实用手册—— 4〕 :〕 2 北京： (7792
图(
标准真有效值变换接法
某测量的交流电压分别为 (661#、(#、(6# 共三个档，由运算放大器的输出端输入到 经过绝对值电路、 平方 ! 除法器镜象恒流电路和缓冲放大， 由缓冲 &78/9 转换电路的输入端， 放大器的输出端输出， 经电阻和电位器送入表头 " 表头由 ),:9’69 专用送显电路组成 "
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小结
该交流毫伏表具有频带较宽、 精度高、 数字显示和 “ 真有效值” 的特点 2 即使测试远离正
弦波形状的窄脉冲信号，也能测得精确的有效值大小 2 它克服了指针式交流电压表过量程 体积小、 时的指针易损坏、 有目测误差、 体积大等缺点 2 与同类晶体管交流表相比有易观测、 成本少、 使用方便等显著特点 2 参考文献 ：
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数字交流毫伏表的电路原理
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数字交流毫伏表原理图
第!期
宣
飞，韩
锐，王玉刚，陈兴文：数字交流毫伏电压表的设计与制作
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其电路原理图 4 所示 2 当 &’( 闭合， &’" 接通 ) 时，为 "##$% 档；当 &’( 断开， &’" 接通 ) 时，为 "* 档；档 &’( 断开，&’" 接通 ; 时，为 "#* 档 2 下面以选中 "##$% 档为例 5 如图 ! 示 6 ，说明量程选择及运算放大时的工作原理：
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ结束语
本文详细描述了索引的概念、优缺点，重点介绍了 % 种索引的特征与注意事项、索引
的创建原则、语法及重要选项说明，并对索引的性能优化进行了全面的阐述，最后介绍了 索引调整向导以及全文索引 & 这对深入地认识、理解和使用索引有一定的理论价值和实践 意义 & 参考文献 ：
〔 ’ 〕三味工作室编著 & ()* (+,-+, .& / 管理指南 〔 0〕& 北京 1 中国水利水电出版社 2 ’333&
第 % 卷第 % 期 )**+ 年 8 月
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数字交流毫伏表的设计与制作
宣 飞，韩 锐，王玉刚，陈兴文
!大连民族学院 机电信息工程系，辽宁 大连开发区 !!""## "