用运放搭的交流电压测量电路

交流电压测量

测量交流电压要先将交流电压变成直流电压（即AC-DC 转换），电路图如下：

U1A

TL062ACD 3

C1470pF

R11kΩKey=A

100 %

VCC

VDD

-5V R2100kΩ

R31.5kΩ

100kΩR5100kΩR73kΩ

R86.2kΩ

C30.33μF

C44.7μF

C510μF

C64.7μF

D21N4148

1N4148

XFG1

XSC1

A B

Ext Trig

C6、C4为隔直电容，以避免直流分量引起测量误差； R2为输入电阻

C1为补偿电容，以减小非线性失真

R4、R5为反馈电阻，控制放大倍数，稳定直流工作点 D4为保护二极管

D3为整流二极管（线性半波整流）

D2、C3减小小信号整流时的非线性失真 R8、C5构成滤波器

R3、R1构成校准电路，调整电位器可使输出电压为交流电的有效值

仿真：

实际：

一种简单的交流电压测量方法

一种简单的交流电压测量方法姓名：李俊利序号：18 通常,在测量220V或380V工频电压时,并不要求非常高的精度,一般的控制系统中,能精确到1%就足够了。在这里向大家介绍一种设计得非常简单的测量方法，实践证明，该方法实用、可靠，成本低廉，完全能够满足一般监控系统的要求。硬件电路：仅用一个220V/6V-1W的普通电源变压器，经过全波整流，小电容滤波，滤除其高频干扰谐波，然后电阻分压成适合A/D转换的带有纹波的电压。直接连接到A/D输入脚。如果测量380V的电压，将两只220V的变压器串联使用即可。软件设计： 1、先进行一次A/D转换，存入一个变量x中，作为参考值； 2、再进行一次A/D转换，与上次比较，如果小于x，说明正处于交流电压的下降沿，存入x中；继续A/D转换，至到大于前次的转换值，说明已经进入了交流电压的上升沿，存入x； 3、继续A/D转换，如果转换结果大于x，存入x；直到转换结果小于x，说明x中保存的就是交流电压的最大值！ 4、然后把x除以一个常数，得出你想显示出的值即可。完成一次测量。这样完成一次测量最长时间是10ms，最短时间只需三次A/D转换时间。如果软件还执行其它操作，便转入其它子程序，之后继续1-4的步骤，将每次结果累加。测量n次后，求算术平均值。也可以采取其它数字滤波的方法。为避免测量0电压程序进入死循环，可以设置一个A/D转换次数计数器，转换一定次数之后退出。校准电压可以在分压电阻中设置一个电位器，也可以软件校准。软件校准的方法：例如在380V点校准，把结果乘以380，再除以380，假如得382。那么，把除数变成382即可。这样测量交流电压，在宽范围内的线性不是太好，主要原因是全波整流的二极管电压降是一个常数（约1.4V)。但针对220V或380V的电压测量来讲，电压波动不可能超过30%，在此范围内的线性误差还是可以接受的。我曾以一只0.5级的电压表与采取该方法的测量显示值相比较，基本一致。

测量交流电流、电压前端采样电路

测量型电流互感器使用方法: 典型应用电路如图所示: 用法一：推荐用户按电路图一所示，输入额定电流为5A ，次级（副边）会产生一个2.5mA 的电流。通过运算放大器，用户可以调节反馈电阻R 值在输出端得到所要求的电压输出。而电容C 及电阻r 是用来补偿相移的。如用户使用软件补偿或不需要补偿相移的场合，电容C 及电阻r 可以不接。图中运算放大器为OP07系列。运算放大器的电源电压通常取±15V 或±12V 。图中反馈电阻R 要求精度优于1%，温度系数优于50ppm 。电路参数的确定： 1．反馈电阻R 的值，反馈电阻R= V0/Ii ，如果要求输出电压很精确，则R 可取略小于V0另串联一个可调电阻进行微调，以达到所要求的精度。 2．补偿电容C 及补偿电阻r 的值：C 的经验值一般为0.01----0.033μF, 如果C 选0.033,则 r=95×（22R/ФC-1）1/2 如果C 选0.022，则 r=143×(15R/ФC-1)1/2 其中，R 为反馈电阻的值，以K ?为单位：Фc 为每只互感器上标的未补偿前的相移值，以分为单位。计算出来的补偿电阻r 的值是以K ?为单位的。用法二：如电路图二所示，并电阻直接输出电压。优点：采样电路简单，由于不使用运放，不需要外接直流电源，避免了运放的温飘等不稳定因素，大大提高了可靠性。缺点：带载能力弱，由于负载大相位差变大,动态范围减小。应用实例用 GCT–201B 设计一个电路，其额定输入电流为5 A ，输出电压为5V 。（GCT–201B 上标的Фc 为15′），参数确定如下： 1. 反馈电阻R=VO/Ii=5V/ 2.5mA =2K ? 2. 补偿电容C 及补偿电阻r 的值：如果C 选0.033μF,则 r=95×（22R/ФC-1）1/2 =95×（22 ×2/15-1）1/2 =132K ?。如果C1选0.022μF ，则 r=143×(15R/ФC-1)1/2 =143×（15 ×2/15-1）1/2 =143K 测量型电压互感器使用方法: 典型应用电路如图所示图一图二用法一：推荐用户按电路图一所示：输入电压经限流电阻R ′，使流过GPT–202B 电压互感器初级（原边）的额定电流为2mA （或某个用户自定的理想值），副边会产生一个相同的电流。通过运算放大器，用户可以调节反馈电阻R 的值在输出端得到所要求的电压输出。电容C 及电阻r 是用来补偿相移的。如用户使用软件补偿或不需要补偿相移的场合，电容C 及电阻r 可以不接。图中运算放大器为OP07 系列，运算放

电压跟随器全解

电压跟随器全解文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]

电压跟随器(共集电极电路)电压跟随器是共集电极电路，信号从基极输入，射极输出，故又称射极输出器。基极电压与集电极电压相位相同，即输入电压与输出电压同相。这一电路的主要特点是：高输入电阻、低输出电阻、电压增益近似为1，所以叫做电压跟随器。那么电压跟随有什么作用呢？概括地讲，电压跟随器起缓冲、隔离、提高带载能力的作用。共集电路的输入高阻抗，输出低阻抗的特性，使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用，能够使得后一级的放大电路更好的工作。举一个应用的典型例子：电吉他的信号输出属于高阻，接入录音设备或者音箱时，在音色处理电路之前加入这个电压跟随器，会使得阻抗匹配，音色更加完美。很多电吉他效果器的输入部分设计都用到了这个电路。电压隔离器输出电压近似输入电压幅度，并对前级电路呈高阻状态，对后级电路呈低阻状态，因而对前后级电路起到“隔离”作用。电压跟随器常用作中间级，以“隔离”前后级之间的影响，此时称之为缓冲级。基本原理还是利用它的输入阻抗高和输出阻抗低之特点。电压跟随器的输入阻抗高、输出阻抗低特点，可以极端一点去理解，当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路；当输出阻抗很低时，对后级电路就相当于一个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响。一个对前级电路相当于开路，输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用，即使前、后级电路之间互不影响。

一．LED点阵书写显示屏光笔电路主要就是一个门限可调的比较器[5]，具体电路图如图6所示。在图6的光笔电路图中，运放AR4组成一同向放大电器，将采集的电压放大2倍，之所以要将信号放大2倍，主要是在设计光敏二极管探头时，已经在探头上套了一层黑色的橡胶管，放大倍数和探头陷入橡胶管的深度有关，在测试中发现放大2倍时效果是最好的。运放AR2组成的电路就是一个比较器，而且这个比较器的门限电压可以通过调节R5改变，以适应环境光线的改变。在放大器和比较器的输出端都设计了一个跟随器，进一步减小下级电路对前级电路的影响。图15作品展示图二．红外车辆检测电路红外车辆检测电路原理已经在前面做了详细的叙述，电路如图3-2所示：图3-2红外车辆检测电路三.音频功率放大器人耳朵听觉的范围是2HZ～20KHZ，称之为可听声，单只喇叭要覆盖这么宽的频带范围，并且要很好的兼顾高低频两端的延伸、达到低失真、高瞬态、大功率承载能力的话是不可能的，所以就需要分频了，一般低音在300HZ以下，中音在300HZ～3KHZ,高音在3KHZ以上，本作品就是按照2HZ～300HZ，300HZ～3KHZ,大于3KHZ三个频率段来做的。分频电路主要是由RC滤波器和比例放大器组成。工作过程如下：音源器材输入的较微弱信号经过比例放大器后，放大到一定的程度（此放大是对整个信号进行放大），再进行分频。因为信号是由高、中、低频混在一起的，为了达到把原音还原出来的效果，就必须把三个频率段分离出来。分频以后还有一个信号放大电路，作用是将分频后的信号进行放大。这样就可以对高、中、低音进行分别放大，以求达到不同的听觉效果。原理图如下：

三运放组成的仪表放大器电路分析

三运放组成的仪表放大器电路分析仪表放大器与运算放大器的区别是什么？仪表放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益单元。大多数情况下，仪表放大器的两个输入端阻抗平衡并且阻值很高，典型值≥109 ?。其输入偏置电流也应很低，典型值为 1 nA至 50 nA。与运算放大器一样，其输出阻抗很低，在低频段通常仅有几毫欧（m?）。运算放大器的闭环增益是由其反向输入端和输出端之间连接的外部电阻决定。与放大器不同的是，仪表放大器使用一个内部反馈电阻网络，它与其信号输入端隔离。对仪表放大器的两个差分输入端施加输入信号，其增益既可由内部预置，也可由用户通过引脚连接一个内部或者外部增益电阻器设置，该增益电阻器也与信号输入端隔离。专用的仪表放大器价格通常比较贵，于是我们就想能否用普通的运放组成仪表放大器？答案是肯定的。使用三个普通运放就可以组成一个仪用放大器。电路如下图所示：输出电压表达式如图中所示。看到这里大家可能会问上述表达式是如何导出的？为何上述电路可以实现仪表放大器？下面我们就将探讨这些问题。在此之前，我们先来看如下我们很熟悉的差分电路：如果R1 ＝ R3，R2 ＝ R4，则VOUT = (VIN2—VIN1)(R2/R1) 这一电路提供了仪表放大器功能，即放大差分信号的同时抑制共模信号，但它也有些缺陷。首先，同相输入端和反相输入端阻抗相当低而且不相等。在这一例子中VIN1反相输入阻抗等于 100 k?，而VIN2同相输入阻抗等于反相输入阻抗的两倍，即200 k?。因此，当电压施加到一个输入端而另一端接

地时，差分电流将会根据输入端接收的施加电压而流入。（这种源阻抗的不平衡会降低电路的CMRR。）另外，这一电路要求电阻对R1 /R2和R3 /R4的比值匹配得非常精密，否则，每个输入端的增益会有差异，直接影响共模抑制。例如，当增益等于 1 时，所有电阻值必须相等，在这些电阻器中只要有一只电阻值有 0.1% 失配，其CMR便下降到 66 dB（2000:1）。同样，如果源阻抗有 100 ?的不平衡将使CMR下降 6 dB。为解决上述问题，我们在运放的正负输入端都加上电压跟随器以提高输入阻抗。如下图所示：以上前置的两个运放作为电压跟随器使用，我们现在改为同相放大器，电路如下所示：输出电压表达式如上图所示。上图所示的电路增加增益（A1 和 A2）时，它对差分信号增加相同的增益，也对共模信号增加相同的增益。也就是说，上述电路相对于原电路共模抑制比并没有增加。下面，要开始最巧妙的变化了！看电路先：

交流电压测量电路的工作原理

交流电压测量电路中的整流装置与交流电流测量电路中的整流装置相似。因而在具有交流电流和交流电压测量功能的万用表中都是共用一套整流器件。交流电压测量中，扩大量程用的倍率器结构与直流电压测量用的倍率器相同(由倍率电阻组成的等比例变值电路被称为倍率器;由于电阻具有时间常数的特性，所以倍率器也具有时间常数的特性)，如图1所示。一般万用表都采用先降压后整流的方式。图1 交流电压测量原理 a)串阻抽头半波整流式 b)串阻抽头全波整流式 c)独立分挡半波整流式 d)独立分挡全波整流式测量交流电压时，其工作频率提高时，由于倍率器的时间常数不同和电路的分布电容会使仪表产生附加误差。在有些万用表中，高电压挡采用电容补偿法来扩大频率范围，若当频率增加时，需要仪表读数同时增加，可采用频率影响负补偿电路，如图2a所示;若频率增加时，需要仪表读数减小，可采用频率影响正补偿电路，如图2b所示。

图2 频率影响补偿电路 a)负补偿电路 b)正补偿电路由于受整流二极管非线性的影响，二极管的非线性电阻与扩大量程用电阻间的差值越大，则表现在刻度上的影响越小;当低电压时，扩大量程电阻值减小，使二极管的非线性电阻影响电路明显，为了补偿这个原因，将交流刻度绘成高压和低压二种，以适应各自的需要。如果要用一条刻度完成零点几伏至数千伏的电压量指示，则必须采用两种电压灵敏度补偿方法。图3就是补偿的一个典型例子，在7.5V、15V 挡时，电压的灵敏度是133Ω/Ⅴ;在75～600Y各挡时，电压的灵敏度是20000/V，这样使一条刻度线完成了0.5～600V的电压测景范围。即低压时采用低灵敏补偿电路;高压时采用高灵敏补偿电路。

电压跟随器全解完整版

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电压跟随器(共集电极电路) 电压跟随器是共集电极电路，信号从基极输入，射极输出，故又称射极输出器。基极电压与集电极电压相位相同，即输入电压与输出电压同相。这一电路的主要特点是：高输入电阻、低输出电阻、电压增益近似为1，所以叫做电压跟随器。那么电压跟随有什么作用呢？概括地讲，电压跟随器起缓冲、隔离、提高带载能力的作用。共集电路的输入高阻抗，输出低阻抗的特性，使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用，能够使得后一级的放大电路更好的工作。举一个应用的典型例子：电吉他的信号输出属于高阻，接入录音设备或者音箱时，在音色处理电路之前加入这个电压跟随器，会使得阻抗匹配，音色更加完美。很多电吉他效果器的输入部分设计都用到了这个电路。电压隔离器输出电压近似输入电压幅度，并对前级电路呈高阻状态，对后级电路呈低阻状态，因而对前后级电路起到“隔离”作用。电压跟随器常用作中间级，以“隔离”前后级之间的影响，此时称之为缓冲级。基本原理还是利用它的输入阻抗高和输出阻抗低之特点。电压跟随器的输入阻抗高、输出阻抗低特点，可以极端一点去理解，当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路；当输出阻抗很低时，对后级电路就相当于一个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响。一个对前级电路相当于开路，输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用，即使前、后级电路之间互不影响。一．LED点阵书写显示屏光笔电路主要就是一个门限可调的比较器[5]，具体电路图如图6所示。

在图6的光笔电路图中，运放AR4组成一同向放大电器，将采集的电压放大2倍，之所以要将信号放大2倍，主要是在设计光敏二极管探头时，已经在探头上套了一层黑色的橡胶管，放大倍数和探头陷入橡胶管的深度有关，在测试中发现放大2倍时效果是最好的。运放AR2组成的电路就是一个比较器，而且这个比较器的门限电压可以通过调节R5改变，以适应环境光线的改变。在放大器和比较器的输出端都设计了一个跟随器，进一步减小下级电路对前级电路的影响。图15 作品展示图二．红外车辆检测电路红外车辆检测电路原理已经在前面做了详细的叙述，电路如图3-2所示：图3-2 红外车辆检测电路三.音频功率放大器人耳朵听觉的范围是2HZ～20KHZ，称之为可听声，单只喇叭要覆盖这么宽的频带范围，并且要很好的兼顾高低频两端的延伸、达到低失真、高瞬态、大功率承载能力的话是不可能的，所以就需要分频了，一般低音在300HZ以下，中音在300HZ～3KHZ,高音在 3KHZ以上，本作品就是按照2HZ～300HZ，300HZ～3KHZ,大于3KHZ三个频率段来做的。分频电路主要是由RC滤波器和比例放大器组成。工作过程如下：音源器材输入的较微弱信号经过比例放大器后，放大到一定的程度（此放大是对整个信号进行放大），再进行分频。因为信号是由高、中、低频混在一起的，为了达到把原音还原出来的效果，就必须把三个频率段分离出来。分频以后还有一个信号放大电路，作用是将分频后的信号进行放大。这样就可以对高、中、低音进行分别放大，以求达到不同的听觉效果。原理图如下：

交流电压测量——4

交流电压测量（常规仪器方式）一、实验目的：了解交流电压测量的基本原理，分析几种典型电压波形对不同检波特性电压表的响应，以及它们之间的换算关系，并对测量结果做误差分析。二、实验原理：一个交流电压的大小，可以用峰值U ?，平均值U ，有效值U ，以及波形因数K F ，波峰因数K P 等表征，若被测电压的瞬时值为)(t u ，则全波平均值为 ? = T dt t u T U 0 )(1 有效值为 ?= T dt t u T U 02 )(1 波形因数为 U U K F = 波峰因数为 U U K P ?= 而用来测量电压的指针式电压表中的检波器有多种形式，一般来说，具有不同检波特性的电压表都是以正弦电压的有效值来定度的，但是，除有效值电压表外，电压表的示值本身并不直接代表任意波形被测电压的有效值。因此，如何利用不同检波特性的电压表的示值（即读数）来正确求出被测电压的均值U ，峰值U ?，有效值U ，这便是一个十分值得注意的问题。根据理论分析，不同波形的电压加至不同检波特性的电压表时，要由电压表读数确定被测电压的U ?、U 、U ，一般可根据表1的关系计算。从表1可知，用具有有效值响应的电压表和平均值响应的电压表分别对各种波形的电压测量时，若读数相同，只分别表示不同波形的被测电压有效值U 相同和平均值U 相同，而其余的并不一定相同。

三、实验设备： 1、DA-16晶体管毫伏表（均值检波）1台； 2、TD1914A数字毫伏表（有效值检波）1台； 3、函数信号发生器，型号YB1634，指标：0.2Hz-2MHz，数量1台； 4、双踪示波器，型号YB4320A，指标：20MHz，数量1台。四、实验预习要求： 1、复习好《电子测量》中电压测量的有关章节。 2、参照仪器使用说明书，了解DA-16晶体管毫伏表、TD1914数字毫伏表、函数信号发生器及双踪示波器的使用方法。 3、详细阅读实验指导书，作好绘制波形和测试记录的准备。五、实验步骤： 1、将均值电压测量的实验仪器准备就绪，如下图所示。 2、将DA-16晶体管毫伏表置于1V/0db档位，如下图所示。 3、将DA-16晶体管毫伏表的输入线短接，如下图所示。 4、将DA-16晶体管毫伏表接通电源，待表针稳定，进行调零，如下图所示。 5、打开函数信号发生器的电源，选择产生1KHz左右的正弦波信号，如下图所示。 6、将函数信号发生器的信号线与DA-16晶体管毫伏表的输入端相接，如下图所示。 7、调节函数信号发生器的幅度输出，使DA-16的指示为0.7V，如下图所示。 8、打开示波器的电源，并进行校准，如下图所示。 9、将示波器探头与信号相接，并读出信号峰值，填入表2，如下图所示。 10、由函数信号发生器分别产生三角波、方波，并调节其幅度使电压表指示为0.7V，然后由示波器读出信号峰值，填入表2。 11、将DA—16电压表（平均值检波）换为TD1914A电压表（有效值检波），选择1V/0db 档位，并将其输入线短接，自动调零，如下图所示。 12、将示波器、函数信号发生器、电压表进行连接，如下图所示。 13、调节函数信号发生器的输出幅度，使电压表显示为0.7V，并从示波器上读出信号峰值，填入表2，如下图所示。 14、由函数信号发生器分别产生三角波、方波，并调节其幅度使电压表指示为0.7V，然后由示波器读出信号峰值，填入表2。比较由各电压表读数计算出的峰值U?和由示波器直接读出的峰值U?是否一致，并将测量和计算结果填入表2。

电压测量电路

仪表放大器有它自己参考端，这些参考端均于地线相连，可以驱动以地为参考的负载。此外仪表放大器的输入地和输出地都汇集在一点，该点又与电源地相连，这样可以减小电路中接地环路电阻，从而减少因接地电阻带来的影响。下面以AD620为例介绍其典型应用。 AD620是低成本仪表放大器，用户仅通过外接一个电阻，就可以在1~1000倍的增益范围内任意设置放大倍数。该器件具有宽的供电电源范围±2.3V~±18V ，较低的功耗（≤1.3mA ），输入失调电压小于50μV ，输入失调电压温漂小于0.6μV/℃，具有低的噪声输入。其管脚排列如图3.6.2所示。 G 图 3.6.2 1和8脚是外接电阻端子，以调节放大倍数；7和4脚是正、负电源端子；2和3脚是输入电压端；6脚是输出电压端；5脚是参考端，若该端接地，则6脚输出为对地之间的电压。 AD620仪表放大器的放大倍数表达式为：14.49+= G R k G 1压力测量电路图3.6.4是一压力测量电路，压力传感器输出的信号通过AD620放大后送入AD 转换器，转换成数字量进行测量。 3.6.1 有源滤波器滤波器是一种能使一定频率的信号通过，而阻止和衰减其他频率的信号的电路。所谓有源滤波器就是采用有源器件（主要是集成运算放大器）和RC 网络构成，其优点是体积小、低频性能好、精度高、性能稳定，目前在信号处理电路中广泛应用。根据滤波器的频率特性可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器和全通滤波器，其幅频响应曲线如图3.6.6所示。

A A A A 低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器图 3.6.6 由于一个高阶滤波器可以分解成多个一阶和二阶滤波器，所以二阶有源滤波器电路是最基本的电路。二阶有源滤波器的电路结构形式非常多，有：无限增益多路反馈型滤波器、压控电压源型滤波器、双二次型滤波器和通用的集成滤波器等，下面以二阶压控电压源型滤波器为例介绍其设计方法。 1 二阶低通滤波器二阶低通滤波器的典型传递函数表达式为： 2 2 20)()(n n n S Q S A S A ωωω+?+= 其中，ωn 为特征角频率，Q 为等效品质因数。图3.6.7所示电路的传递函数为：图 3.6.7 []1 )1()()()(0112122221210 +-+++= = S A C R C R C R S C C R R A S U S U S A i o a b R R A +=10 , )(121212 C C R R n =ω ) 1()(0112122 121A C R R R C C C R R Q -++=

交流电压测量实验报告

交流电压测量姓名学号日期一、实验目的：了解交流电压测量的基本原理，分析几种典型电压波形对不同检波特性电压表的响应，以及它们之间的换算关系，并对测量结果做误差分析。二、实验原理：一个交流电压的大小，可以用峰值U ?，平均值U ，有效值U ，以及波形因数K F ，波峰因数K P 等表征，若被测电压的瞬时值为)(t u ，则全波平均值为 ? = T dt t u T U 0 )(1 有效值为 ?= T dt t u T U 02 )(1 波形因数为 U U K F = 波峰因数为 U U K P ?= 而用来测量电压的指针式电压表中的检波器有多种形式，一般来说，具有不同检波特性的电压表都是以正弦电压的有效值来定度的，但是，除有效值电压表外，电压表的示值本身并不直接代表任意波形被测电压的有效值。因此，如何利用不同检波特性的电压表的示值（即读数）来正确求出被测电压的均值U ，峰值U ?，有效值U ，这便是一个十分值得注意的问题。根据理论分析，不同波形的电压加至不同检波特性的电压表时，要由电压表读数确定被测电压的U ?、U 、U ，一般可根据表1的关系计算。从表1可知，用具有有效值响应的电压表和平均值响应的电压表分别对各种波形的电压测量时，若读数相同，只分别表示不同波形的被测电压有效值U 相同和平均值U 相同，而其余的并不一定相同。

三、实验设备： 1、数字毫伏表1台； 2、函数信号发生器1台； 3、双踪示波器， 1台。 4、真有效值万用表 1个四、实验内容：调节函数信号发生器的输出幅度，使示波器的峰值读数为1V，观测各种电压表的读数六、思考题： 1、实验过程中为了仪器的安全，电压表量程是否应尽量选大一些（如3V，10V甚至 30V档）？

由运放组成的VI IV变换电路

由运放组成的V/I、I/V变换电路 1、0－5V/0－10mA的V/I变换电路图1是由运放和阻容等元件组成的V/I变换电路，能将0—5V的直流电压信号线性地转换成0－10mA的电流信号，A1是比较器．A3是电压跟随器，构成负反馈回路，输入电压Vi 与反馈电压Vf比较，在比较器A1的输出端得到输出电压VL，V1控制运放A1的输出电压V2，从而改变晶体管T1的输出电流IL而输出电流IL又影响反馈电压Vf，达到跟踪输入电压Vi的目的。输出电流IL的大小可通过下式计算：IL＝Vf/(Rw+R7)，由于负反馈的作用使Vi=Vf，因此IL＝Vi/(Rw+R7)，当Rw+R7取值为500Ω时,可实现0－5V/0－10mA的V/I 转换，如果所选用器件的性能参数比较稳定，运故A1、A2的放大倍数较大，那么这种电路的转换精度，一般能够达到较高的要求。 2、0－10V/0－10mA的V/I变换电路图2中Vf是输出电流IL流过电阻Rf产生的反馈电压，即V1与V2两点之间的电压差，此信号经电阻R3、R4加到运放A1的两个输入端Vp与Vn，反馈电压Vf=V1－V2，对于运放A1，有VN＝Vp；Vp＝V1/(R2+R3)×R2，VN＝V2＋(Vi-V2)×R4/(R1+R4)，所以 V1/(R2+R3)×R2＝V2＋(Vi-V2)×R4/(R1+R4)，依据Vf＝V1-V2及上式可推导出：若式中R1＝R2＝100kΩ，R1＝R4=20kΩ，则有：Vf×R1＝Vi×R4，得出：Vf＝R4/R1×Vi＝1/5Vi，如果忽略流过反馈回路R3、R4的电流，则有：IL＝Vf/Rf ＝Vi/5Rf，由此可以看出．当运放的开环增益足够大时，输出电流IL与输入电压Vi满足线性关系，而且关系式中只与反馈电阻Rf的阻值有关．显然，当Rf＝200Ω时，此电路能实

电压测量法的基本原理

电压测量法的基本原理电路正常工作时，电路中各点的工作电压都有一个相对稳定的正常值或动态变化的范围。如果电路中出现开路故障、短路故障或元器件性能参数发生改变时，该电路中的工作电压也会跟着发生改变。所以电压测量法就能通过检测电路中某些关键点的工作电压有或者没有、偏大或偏小、动态变化是否正常，然后根据不同的故障现象，结合电路的工作原理进行分析找出故障的原因。 1 ．电源电压的检测。电源是电路正常工作的必要条件，所以当电路出现故障时，应首先检测电源部分。如果电源电压不正常，应重点检查电源电路和负载电路是否存在开路或短路故障。在通常情况下，如果电源部分有开路故障，电源就没有电压输出；如果负载出现开路故障，电源电压就会升高；如果负载出现短路故障，电源电压会降低，甚至引发火灾；对开关电源，还应着重检查保护电路是否正常。 2 ．三极管工作电压的检测。通过检测三极管各极的电位．根据三极管在电路中的工作状态进行分析就能找出故障原因。所以在分析和检测前首先必须掌握各种电路的工作原理．了解被测三极管的工作状态。 3 ．集成电路工作电压的检测。通过检测集成电路各引脚的电压，然后把检测结果与正常值进行对比就能初步判断集成电路本身、该集成电路的相关电路或外围元件是否存在故障。应着重检测电源、时钟、信号的输入输出等引脚的电压。 4 ．电路中某些动态电压的检测。在收音机、电视机、录像机影碟机等设备中，其各引脚的电压都会根据不同情况发生动态变化。通过检测这些电压的动态变化，就能快速找出故障原因。使用电压测量法的注意事项 1 ．使用电压测量法检测电路时。必须先了解被测电路的情况、被测电 J 土的种类、被测电压的高低范围，然后根据实际情况合理选择测量设备 ( 例如万用表 ) 的挡位。以防止烧毁测试仪表。 2 ．测量前必须分清被测电压是交流还是直流电压，确保万用表红表笔接电位高的测试点，黑表笔接电位低的测试点，防止因指针反向偏转而损坏电表。 3 ．使用电压测量法时要注意防止触电，确保人身安全。测量时人体不要接触表笔的金属部分。具体操作时，一般先把黑表笔固定。然后用单手拿着红表笔进行测量。

交流电压有效值测量

摘要模拟电子技术课程设计是继《模拟电子技术基础》理论学习和实验教学之后又一重要的实践性教学环节。它的任务是在学生掌握和具备电子技术基础知识与单元电路的设计能力之后，让学生综合运用模拟电子技术知识，进行实际模拟电子系统的设计、安装和调测，利用multisim等相关软件进行电路设计，提高综合应用知识的能力、分析解决问题的能力和电子技术实践技能，让学生了解模拟电子技术在工业生产领域的应用现状和发展趋势。为今后从事电子技术领域的工程设计打好基础。本课程设计的思路是将交流信号经过电阻分压后送至由TL062和电容、电阻组成的AC-DC转换模块，将直流信号送至ICL7107数码管显示，完成交流电压有效值的测量。关键词：电阻分压、TL062、ICL7107、交直流转换、有效值测量

1 电路方案论证与选择 1.1 系统基本方案设计电路分为直流稳压电源模块、电压衰减模块、AC-DC模块、数码管显示模块，即可完成题目对交流电压有效值进行测量，并显示的设计要求。 1.2 各模块方案论证与选择 1.2.1 直流稳压可调电源模块设计图1.1为采用7805设计的直流稳压源。该稳压源可稳定输出+5V电压，电路简单，应用广泛。该稳压源由以下五部分组成。 (1) 降压：通过变压器将输入的220V，50HZ交流电降为+5V输出。 (2) 整流：通过桥式整流电路，将输入的交流电压信号变为脉动信号。 (3) 滤波：通过C1及C2等滤波电容将输入的电压信号转变为波形更为平缓的电压信号。 (4) 稳压：通过集成稳压芯片7805将不稳定的电压信号变为稳定的直流电压。图1-1 直流稳压电源电路 1.2.2 电压衰减模块由于AC-DC模块的输入电压为200mV，而题目要求的测量电压是V>10V，因此要对输入电压进行衰减。此处采用了电阻分压的方式对电压进行衰减，同时设计参数，使模块能输入200mV~2000V范围内的电压。

实验3：交流电压测量实验

实验三交流电压测量实验一、实验目的了解交流电压测量的基本原理，分析几种典型电压波形对不同检波特性电压表的响应及它们之间的换算关系，并对测量结果做误差分析。二、实验原理交流电压的大小，也可以用峰值p U 、有效值U 和平均值U 表示，并用波形因数F K 、波峰因数p K 表示三者之间的关系。若被测电压的瞬时值为)(t u ，则全波平均值为波形因数：U U K F = 有效值为波峰因数：U U K p p = 指针式电压表中检波器有多种形式，通常不同检波特性的电压表是以正弦电压的有效值定度的。除了有效值电压表外，电压表的示值并不直接代表任意波形电压有效值，因此需要根据不同检波特性电压表的示值（读数）求出被测电压的均值U 、峰值p U 和有效值U ，可根据教材表7.3-1(No.198)进行折算。三、实验设备： 1、YB2172B 交流毫伏表1台； 2、UT51数字万用表（有效值检波）1个； 3、函数信号发生器，型号：KHM-2B ，数量1台； 4、双踪示波器，型号：YB43020，指标：20MHz ，数量1台。四、实验预习要求： 1、复习好《电子测量》中电压测量的有关章节。 2、参照仪器使用说明书，了解YB2172B 交流毫伏表、数字万用表、函数信号发生器及双踪示波器的使用方法。 3、详细阅读实验指导书，作好绘制波形和测试记录的准备。五、实验步骤： 1、将电压测量实验仪器准备就绪，将YB2172B 交流毫伏表置于最大量程。 2、打开函数信号发生器的电源，选择产生1KHz 左右的正弦波信号并接入YB2172B 交流毫伏表。 3、调节信号发生器的输出幅度，使YB2172B 交流毫伏表的指示为0.5V 、1V 。 4、用示波器分别读出信号峰值，填入表2。 5、由函数信号发生器产生1KHz 的方波，调节其幅度使电压表指示为0.8V ，然后由示波器读出信号峰值，填入表2。 6、将YB2172B 交流毫伏表替换为数字万用表，重复以上过程。 ?=T dt t u T U 0)(1?=T dt t u T U 02)(1

电压跟随器

电压跟随器实验测试 1. 原理及作用：电压跟随器具有很高的输入阻抗和很低的输出阻抗，是最常用的阻抗变换和匹配电路。电压跟随器常用作电路的输入缓冲级和输出缓冲级，如图所示。作为整个电路的高阻抗输入级，可以减轻对信号源的影响。作为整个电路的低阻抗输出级，可以提高带负载的能力。由于集成运放具有极高的开环增益，所以集成运放电压跟随器的性能非常接近理想状态，并且无外围元件，无须调整，这是晶体管电压跟随器（射级跟随器）所无法比拟的。集成运放电压跟随器得到了越来越广泛的应用。集成运放电压跟随器电路如图所示。它实际上就是Rf=0，R1=∞，反馈系数F=l时的同相输入放大器。由于集成运放本身的高增益特性，用集成运放构成的电压跟随器具有极高的输入阻抗，几乎不从信号源汲取电流，同时具有极低的输出阻抗，向负裁输出电流时几乎不在内部引起电压降，可视为电压源。

电压跟随器的等效电路：若在同相放大器中的置R1=∞和R2=0,就是成为单位增益放大器，或电压跟随器如图1.8（a）所示。值得注意的是，这个电路有运算放大器和将输出完全反馈到输入的一根导线所组成。这种闭环参数是：等效电路如图（b）所示，作为一个电压放大器，这个跟随器并没有尽职，因为它的增益仅仅为1。然而，它的特长是起到一个阻抗变换的作用。因为从它的输入看进去，它是一个开路；而从它的输出端看进去是短路，源值为V0=Vi。为了领会这个特点，现在考虑一个源，其电压为Vs，要将其跨接在某一个负载

RL上。如果这个源始理想的，那么要做的就是用一根导线将两者连接起来。然而，就是这个源有非零输出电阻Rs，如下图（a）所示，那么Rs和RL将构成电压分压器，VL的幅度一定会小于Vs的幅度，这是由于在Rs上的压降关系。现在用一个电压跟随器来替换这跟导线如图（b）所示，因为这个跟随器有Ri=∞，在输入端部存在加载，所以VI=VS。再者，因为跟随器有Ro=0，从输出端口也不存在加载，所以VL=VI=VS，这表明现在RL接受了全部原电源电压而且无任何损失。因此，这个电压跟随器的作用就是在源和负载之间起到一个缓冲作用。还能观察到，现在源没有输送出任何电流，所以也不存在功率损耗，而在上图（a）电路中却存在。由RL所吸收的电流和功率现在是由运算放大器提供的，而则个还是从运算放大器的电源取得的，不过在图中并没有明确表示出来。因此，除了将UL完全恢复到VS值之外，跟随器还免除了Vs提供任何功率。 2.实验器材: （1）：函数信号发生器（2）:双踪示波器（3）：UA741 （4):直流稳压电源（+12V,-12V）（5）：导线若干 3.性能测试： (1）测量电压放大倍数Au 在IN+端接入不同正弦信号，调输入信号幅度，用示波器测量输出端的信号频率及幅度，在不失真情况下，通过公式Au=Vo/Vi计算增益。测量数据计入下表。（2）根据以上结果，分析设计跟随器的跟随特性。

万用表AC-DC测量原理

数字万用表的类型多达上百种，按量程转换方式分类，可分为手动量程式数字万用表、自动量程式数字万用表和自动／手动量程数字万用表；按用途和功能分类，可分为低档普及型（如DT830型数字万用表）数字万用表、中档数字万用表、智能数字万用表、多重显示数字万用表和专用数字仪表等；按形状大小分，可分为袖珍式和台式两种。数字万用表的类型虽多，但测量原理基本相同。下面以袖珍式DT830数字万用表为例，介绍数字万用表的测量原理。DT830属于袖珍式数字万用表，采用9V叠层电池供电，整机功耗约20mW；采用LCD液晶显示数字，最大显示数字为±1999，因而属于3z位万用表。同其他数字万用表一样，DT830型数字万用表的核心也是直流数字电压表DVM（基本表）。它主要由外围电路、双积分A／D转换器及显示器组成。其中，A／D转换、计数、译码等电路都是由大规模集成电路芯片ICL7106构成的。（1）直流电压测量电路图1为数字万用表直流电压测量电路原理图，该电路是由电阻分压器所组成的外围电路和基本表构成。把基本量程为200mV的量程扩展为五量程的直流电压挡。图中斜线区是导电橡胶，起连接作用。图1 数字万用表直流电压测量电路原理图（2）直流电流测量电路图2为数字万用表直流电流测量电路原理图，图中VD1、VD2为保护二极管，当基本表IN＋、IN一两端电压大于ZOOmV时，VD1导通，当被测量电位端接入IN一时，VD2导通，从而保护了基本表的正常工作，起到“守门”的作用。R2～R5、RC．分别为各挡的取样电阻，它们共同组成了电流－电压转换器（I／U），即测量时，被测电流△在取样电阻上产生电压，该电压输人至IN＋、IN—两端，从而得到了被测电流的量值。若合理地选配各电流量程的取样电阻，就能使基本表直接显示被测电流量的大小。

三相交流电路电压电流测量数据

实验七三相交流电路的测量数据一、实验目的 1. 掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法，验证这两种接法下线、相电压及线、相电流之间的关系。 2. 充分理解三相四线供电系统中中线的作用。二、原理说明 1. 三相负载可接成星形（又称“Ｙ”接）或三角形(又称"△"接)。当三相对称负载作Y 形联接时，线电压U L是相电压U p的倍。线电流I L等于相电流I p，即 U L＝U p，I L＝I p 在这种情况下，流过中线的电流I0＝0，所以可以省去中线。当对称三相负载作△形联接时，有I L＝I p， U L＝U p。 2. 不对称三相负载作Y 联接时,必须采用三相四线制接法，即Y0接法。而且中线必须牢固联接，以保证三相不对称负载的每相电压维持对称不变。若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相电压过高，使负载遭受损坏；负载重的一相相电压又过低，使负载不能正常工作。尤其是对于三相照明负载，无条件地一律采用Y0接法。 3. 当不对称负载作△接时，I L≠ Ip，但只要电源的线电压U L对称，加在三相负载上的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注 1交流电压表0～500V1无 2交流电流表0～5A1无 3万用表无1自备 4三相自耦调压器无1无 5三相灯组负载220V，15W白炽灯9DGJ-04 6电门插座33DGJ-04 四、实验内容 1. 三相负载星形联接（三相四线制供电）按图 7-1 线路组接实验电路。即三相灯组负载经三相自耦调压器接通三相对称电源。将三相调压器的旋柄置于输出为0V 的位置（即逆时针旋到底）。经指导教师检查合格后，方可开启实验台电源，然后调节调压器的输出，使输出的三相线电压为220V，并按下述内容完成各项实验，分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流、相电流、中线电流、电源与负载中点间的电压。将所测得的数据记入表7-1 中，并观察各相灯组亮暗的变化程度，特别要注意观察中线的作用。

电压的测量方法

电压的测量 1. 电压测量的方法一般分为直接测量法和间接测量法两种。直接测量法在测量过程中，能从仪器、仪表上直接读出被测参量的波形或数值。间接测量是先对各间接参量进行直接测量，再将测得的数值代入公式，通过计算得到待测参量。 2. 测量电压的仪器一般有电压表、示波器、交流毫伏表等。电压表可以用来测量直流电压、低频交流电压，其测量方法简便，精度较高，是测量电压的基本方法。示波器测量法可以测量所有的电压信号。交流毫伏表用于交流信号大小的测量。 3. 电表法模拟式直流电压测量动圈式电压表图1是动圈式电压表示意图。图中虚框内为一直流动圈式高灵敏度电流表，内阻为Re ，满偏电流(或满度电流)为Im ，若作为直流电压表，满度电压另外增加了电阻，继而增加了三个电压量程图1 电子电压表 m e m U R I =?

电子电压表中，通常使用高输入阻抗的场效应管(FET)源极跟随器或真空三极管阴极跟随器以提高电压表输入阻抗，后接放大器以提高电压表灵敏度，当需要测量高直流电压时，输入端接入分压电路。分压电路的接入将使输入电阻有所降低，但只要分压电阻取值较大，仍然可以使输入电阻较动圈式电压表大得多。图2是这种电子电压表的示意图。图中由于FET 源极跟随器输入电阻很大(几百MΩ以上)，因此由Ux测量端看进去的输入电阻基本上由R0，R1…等串联决定，通常使它们的串联和大于10MΩ ,以满足高输入阻抗的要求。同时，在这种结构下，电压表的输入阻抗基本上是个常量，与量程无关。图2 4.电表法交流电压的测量测量交流电压大小的仪表统称交流电压表。交流电压表分为模拟式电压表与数字式电压表两大类。模拟式电压表是先将交流电压经过检波器转换成直流电压后推动微安表头，由表头指针指示出被测电压的大小。检波器有三种类型，分别是平均值检波器、峰值检波器、有效值检波器，故电压表有三种类型，分别是平均值电压表、峰值电压表、有效值电压表。平均值电压表平均值电压表的基本原理方框图

变频器电压检测电路(新)

变频器的电压检测电路（新） ——正弦变频器电压检测实际电路分析一、电路构成和原理简析电压检测电路，是变频器故障检测电路中的一个重要组成部分，旨在保障使IGBT 逆变电路的工作电源电压在一特定安全范围以内，若工作电源危及IGBT （包含电源本身的储通电容）器件的安全时，实施故障报警、使制动电路投入工作、停机保护等措施。此外，少数机型还有对输出电压的检测，在一定程度上，起到对IGBT 导通管压降检测的同样作用，取代驱动电路中IGBT 的管压降检测电路。 1、电压检测电路的构成、电压采样方式及故障表现图1 电路检测电路的构成（信号流程）框图 1、电压检测电路的电压采样形式（前级电路） 1）直接对DC530V 电压采样 78L05C 8 P N 图2 DC530V 电压检测电路之一

直接对P 、N 端DC530V 整流后电源电压进行进行采样，形成电压检测信号。如阿尔法ALPHA2000型18.5kW 变频器的电压检测电路，如图2所示。电路中U14线性光耦合器的输入侧供电，由开关变压器的独立绕组提供的交流电压，经整流滤波、由78L05稳压处理得到5V 电源所提供，电源地端与主电路N 端同电位。输出侧供电，则由主板+5V 所提供。直流回路P 、N 端的DC530V 电压，直接经电阻分压，取得约120mV 的分压信号，输入U14（线性光耦合器，其工作原理前文已述）进行光、电隔离与线性放大后，在输出端得到放大了的检测电压信号，再由LF353减法放大器进一步放大，形成VPN 直流电压检测信号，经CNN1端子，送入MCU 主板上的电压检测后级电路。 2）由开关变压器次级绕组取得采样电路信号 +5V -42V 图3 DC530V 电压检测电路之二 +5V N1输入电压波形示意图V T 截止 VT 饱合导通 0V 530V 5V 0V -42V N3输出电压波形示意图压采样等效电路图4 直流回路电压采样等效电路及波型示意图主电路的DC550V 直流电压检测信号，并不是从主电路的P 、N 端直接取得，而是“间接”从开关电源的二次绕组取出，这是曾经令一些检修人员感到困惑、找不到电压检测信号是从何处取出的一件事情，也成为该部分电路检修的一个障碍。电压采样电路如上图4所示。在开关管VT 截止期间，开关变压器TRAN 中储存的磁能量，由次级电路进行整流滤波得到+5V 工作电源，释放给负载电路；在VT 饱和导通期间，TC2从电源吸取能量进行储存。 N3二级绕组上产生的电磁感应电压，正向脉冲出现的时刻对应开关管的截止时间，宽度较大，幅值较低，经二极管D12正向整流后提供负载电路的供电，有电流释放回路；反向脉冲出现的时刻对应开关管的饱和导通时间，宽度极窄，但并不提供电流输出，回路的时间常数较大（不是作为供电电源应用，只是由R 、C 电路取得电压检测信号），故能在电容C17上维持较高的幅值。开关管VT 饱合导通时，相当于将