电子测量与仪器教学第2章电子电压表ppt
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5．具有较高的抗干扰能力。
2.1.2 电子电压表的分类
1．模拟式电压表 工作原理：用磁电系电流表表头作为指示器。 测直流电压：直接或经放大或经衰减后变成一定量的直流 电流驱动直流电表的表头的指针偏转指示。 测交流电压：必须经过交流-直流变换器，将被测交流电 压先转换成与之成正比的直流电压后，再进行直流电压的 测量。
特点：抗干扰能力强、成本低、测量速度慢。 （3）复合型数字电压表 将比较型和积分型结合，取其优点。
2.1.3 交流电压的基本参数
1．峰值：周期性交变信号在所观察的时间内或一个周期内 偏离零电平的最大值。
正负峰用和表示，如图所示。
注意：峰值与振幅值的区别（ Um 为幅值）。
2．平均值
电子测量中所说的交流电压的平均值是指检波以后的平均值。
名称
U
U
KF
正弦波
A
0.673A
1.11
2
全波整流
A
正弦波
2
0.673A
1.11
三角波
A
A
1.15
3
2
方波
A
A
1
脉冲
tA
tA
T
T
T
t
KP
2 1.414
2 1.414
3 1.732
1
T t
2.2.1 均值电压表
1．均值检波器的工作原理 输出电量正比于输入电压平均值。均值检波电路如图所示。
图（a）为由四个检波特性相同 的二极管组成的桥式电路。
（3）超量程能力 指 DVM 所能测量的最大电压超过量值的能力。 典型例子：无超量程能力：
① 显示位数全是完整位的数字电压表。 ② 带有位的数字电压表，如果按 2 V、20 V、200 V 分档。
2.2.3 峰值电压表
1．峰值检波器（使用峰值检波器：输出正比于输入电压的 峰值）
常用的峰值检波电路如下图：
其中（a）串联式峰 值检波器原理电路，（b） 并联式峰值检波器原理电 路。
2.3 数字电压表 DVM
DVM 的主要技术指标 A/D 转换器原理 数字电压表中的自动功能 典型产品介绍
2.3.1 DVM 的主要技术指标
根据检波器的种类不同分类。
（1）全波平均值 交流电压经全波检波后的平均值，用 U 表示。
（2）半波平均值 Leabharlann Baidu半周经检波后在一个周期内的平均值 称为正半波平均值。用 U 1 表示；负半周经检波后在一个周期
2
内的平均值称为负半波平均值，用 U 1 表示 。 2
对于正负振幅值相等的纯交流电压有
U 1 2
1．测量范围（量程、显示位数和超量程能力） （1）量程 表示电压表所能测量的最小和最大电压范围。 基本量程：不经衰减器和输入放大器的量程（测量误差最小的量 程）。通常为 1 V 或 10 V，也有的为 2 V 或 5 V。 （2）位数 表示数字电压表精密程度的参数。 完整位：能够显示 0 ~ 9 这十个数码的位。 四位数字电压表：最大显示数字为 9 999 和 19 999 的数字电 压表。为了区别把 19 999 的数字电压表称为位数字电压表。
（3）外差式 解决以上两种方案电压表灵敏度与频率范围的矛盾。将被 测交流信号输入电路后，在混频器中与本机振荡信号混频，得 到频率固定的中频信号，经中频放大器放大后进入检波器变成 直流电压再推动表头显示，如图所示。
特点：灵敏度高（达微伏级）工作频率高，——又称为高 频微伏表。
2．数字式电压表
工作原理：利用模拟/数字（A/D）转换原理，将被测的模 拟量转换成数字量，并将转换结果以数字形式显示出来的一种 电子测量仪器。下图是直流数字电压表的基本组成框图。
课程：《电子测量与仪器》
第二章 电子电压表
电子电压表
2.1 概述 2.2 模拟式交流电压表 2.3 数字电压表 2.4 电压表的选择和使用
2.1 概述
电压测量对仪表的要求 电子电压表的分类 交流电压的基本参数
2.1.1 电压测量对仪表的要求
1．足够宽的频率范围。 2．足够宽的电压测量范围（从几十赫到几百赫，甚 至达吉赫）。 3．足够高的测量精确度（下限：十分之几微伏到几 个微伏，上限：几千伏）。 4．足够高的输入阻抗。
其他误差： （1）低频误差：若输入信号频率很低，指示电表的指针由于其 时间常数的限制，来不及稳定于检波的平均值，而有一定的波 动而产生。 （2）高频误差：若输入信号频率很高，检波器的结电容及电路 分布参量的影响越来越严重而引起。
（3）噪声误差：当输入信号较弱时，检波器固有噪声的影响较 大而引起。 均值电压表的特点：电路简单、灵敏度较高、波形失真小、测 量范围较宽。
图（b）中使用了两只电阻代替 两只二级管，称为半桥式电路。
注意：均值检波器输出平均电流正比于输入电压的平均值， 而与波形无关。由于电流表动圈转动的惯性，其指针指示输出 平均电流值。为了使指针稳定，在表头两端跨接滤波电容，滤 去检波器输出电流中的交流分量。
均值检波器的输入阻抗可以等效为一个电阻和一个电容相并 联。输入阻抗的电容部分主要取决于元器件及检波器的结构，一 般可以小到 1 ～ 3 pF ；均值检波器输入电阻较低。因此，通 常在均值检波器前加输入放大器等高输入阻抗电路构成放大－检 波式电压表。
交-直流变换器：检波器（普遍）。
根据检波器在电压表中的位置不同，形成了不同的模拟式 交流电压表的组成方案
（1）放大－检波式 对输入的信号先进行放大再进行检波， 如图所示。
特点：灵敏度高、工作频率范围窄等 。
（2）检波－放大式 对被测信号先检波再进行直流放大， 如图所示。
特点：灵敏度低、工作频率高。
U 1 2
1U 2
3．有效值（又称均方根值）
物理意义：交流电压 u（t） 在一个周期内施加于一纯电阻负
载上所产生的热量与一个直流电压在同样的情况下产生的热量
相等时，这个直流电压就是交流电压的有效值。
注意：通常说某一交流电压为多 少伏？指的就是有效值。
2.1 概述
几种常见交流电压波形的参数如下表所示。
A/D转换器是数字电压表的核心。根据A/D转换器的转换原 理不同，将直流数字电压表分类。 （1）比较型数字电压表 把被测电压与基准电压进行比较， 以获得被测电压的量值（直接转换方法）。
特点：测量精度高、速度快、抗干扰能力差。
根据比较方式分类：反馈比较式和无反馈比较式。
（2）积分型数字电压表 利用积分原理首先把被测电压转换成 与之成正比的中间量——时间或频率，再利用计数器测量该中 间量（间接转换方法）。
2.1.2 电子电压表的分类
1．模拟式电压表 工作原理：用磁电系电流表表头作为指示器。 测直流电压：直接或经放大或经衰减后变成一定量的直流 电流驱动直流电表的表头的指针偏转指示。 测交流电压：必须经过交流-直流变换器，将被测交流电 压先转换成与之成正比的直流电压后，再进行直流电压的 测量。
特点：抗干扰能力强、成本低、测量速度慢。 （3）复合型数字电压表 将比较型和积分型结合，取其优点。
2.1.3 交流电压的基本参数
1．峰值：周期性交变信号在所观察的时间内或一个周期内 偏离零电平的最大值。
正负峰用和表示，如图所示。
注意：峰值与振幅值的区别（ Um 为幅值）。
2．平均值
电子测量中所说的交流电压的平均值是指检波以后的平均值。
名称
U
U
KF
正弦波
A
0.673A
1.11
2
全波整流
A
正弦波
2
0.673A
1.11
三角波
A
A
1.15
3
2
方波
A
A
1
脉冲
tA
tA
T
T
T
t
KP
2 1.414
2 1.414
3 1.732
1
T t
2.2.1 均值电压表
1．均值检波器的工作原理 输出电量正比于输入电压平均值。均值检波电路如图所示。
图（a）为由四个检波特性相同 的二极管组成的桥式电路。
（3）超量程能力 指 DVM 所能测量的最大电压超过量值的能力。 典型例子：无超量程能力：
① 显示位数全是完整位的数字电压表。 ② 带有位的数字电压表，如果按 2 V、20 V、200 V 分档。
2.2.3 峰值电压表
1．峰值检波器（使用峰值检波器：输出正比于输入电压的 峰值）
常用的峰值检波电路如下图：
其中（a）串联式峰 值检波器原理电路，（b） 并联式峰值检波器原理电 路。
2.3 数字电压表 DVM
DVM 的主要技术指标 A/D 转换器原理 数字电压表中的自动功能 典型产品介绍
2.3.1 DVM 的主要技术指标
根据检波器的种类不同分类。
（1）全波平均值 交流电压经全波检波后的平均值，用 U 表示。
（2）半波平均值 Leabharlann Baidu半周经检波后在一个周期内的平均值 称为正半波平均值。用 U 1 表示；负半周经检波后在一个周期
2
内的平均值称为负半波平均值，用 U 1 表示 。 2
对于正负振幅值相等的纯交流电压有
U 1 2
1．测量范围（量程、显示位数和超量程能力） （1）量程 表示电压表所能测量的最小和最大电压范围。 基本量程：不经衰减器和输入放大器的量程（测量误差最小的量 程）。通常为 1 V 或 10 V，也有的为 2 V 或 5 V。 （2）位数 表示数字电压表精密程度的参数。 完整位：能够显示 0 ~ 9 这十个数码的位。 四位数字电压表：最大显示数字为 9 999 和 19 999 的数字电 压表。为了区别把 19 999 的数字电压表称为位数字电压表。
（3）外差式 解决以上两种方案电压表灵敏度与频率范围的矛盾。将被 测交流信号输入电路后，在混频器中与本机振荡信号混频，得 到频率固定的中频信号，经中频放大器放大后进入检波器变成 直流电压再推动表头显示，如图所示。
特点：灵敏度高（达微伏级）工作频率高，——又称为高 频微伏表。
2．数字式电压表
工作原理：利用模拟/数字（A/D）转换原理，将被测的模 拟量转换成数字量，并将转换结果以数字形式显示出来的一种 电子测量仪器。下图是直流数字电压表的基本组成框图。
课程：《电子测量与仪器》
第二章 电子电压表
电子电压表
2.1 概述 2.2 模拟式交流电压表 2.3 数字电压表 2.4 电压表的选择和使用
2.1 概述
电压测量对仪表的要求 电子电压表的分类 交流电压的基本参数
2.1.1 电压测量对仪表的要求
1．足够宽的频率范围。 2．足够宽的电压测量范围（从几十赫到几百赫，甚 至达吉赫）。 3．足够高的测量精确度（下限：十分之几微伏到几 个微伏，上限：几千伏）。 4．足够高的输入阻抗。
其他误差： （1）低频误差：若输入信号频率很低，指示电表的指针由于其 时间常数的限制，来不及稳定于检波的平均值，而有一定的波 动而产生。 （2）高频误差：若输入信号频率很高，检波器的结电容及电路 分布参量的影响越来越严重而引起。
（3）噪声误差：当输入信号较弱时，检波器固有噪声的影响较 大而引起。 均值电压表的特点：电路简单、灵敏度较高、波形失真小、测 量范围较宽。
图（b）中使用了两只电阻代替 两只二级管，称为半桥式电路。
注意：均值检波器输出平均电流正比于输入电压的平均值， 而与波形无关。由于电流表动圈转动的惯性，其指针指示输出 平均电流值。为了使指针稳定，在表头两端跨接滤波电容，滤 去检波器输出电流中的交流分量。
均值检波器的输入阻抗可以等效为一个电阻和一个电容相并 联。输入阻抗的电容部分主要取决于元器件及检波器的结构，一 般可以小到 1 ～ 3 pF ；均值检波器输入电阻较低。因此，通 常在均值检波器前加输入放大器等高输入阻抗电路构成放大－检 波式电压表。
交-直流变换器：检波器（普遍）。
根据检波器在电压表中的位置不同，形成了不同的模拟式 交流电压表的组成方案
（1）放大－检波式 对输入的信号先进行放大再进行检波， 如图所示。
特点：灵敏度高、工作频率范围窄等 。
（2）检波－放大式 对被测信号先检波再进行直流放大， 如图所示。
特点：灵敏度低、工作频率高。
U 1 2
1U 2
3．有效值（又称均方根值）
物理意义：交流电压 u（t） 在一个周期内施加于一纯电阻负
载上所产生的热量与一个直流电压在同样的情况下产生的热量
相等时，这个直流电压就是交流电压的有效值。
注意：通常说某一交流电压为多 少伏？指的就是有效值。
2.1 概述
几种常见交流电压波形的参数如下表所示。
A/D转换器是数字电压表的核心。根据A/D转换器的转换原 理不同，将直流数字电压表分类。 （1）比较型数字电压表 把被测电压与基准电压进行比较， 以获得被测电压的量值（直接转换方法）。
特点：测量精度高、速度快、抗干扰能力差。
根据比较方式分类：反馈比较式和无反馈比较式。
（2）积分型数字电压表 利用积分原理首先把被测电压转换成 与之成正比的中间量——时间或频率，再利用计数器测量该中 间量（间接转换方法）。