(完整版)AD637有效值检测总结

有效值检测设计总结

一、模块设计要求：

检测交流信号的有效值并以直流信号输出。设计要求尽量提高精确度，减小频率的影响。

二、模块完成情况：

工作电压为正负5V的双电源，能够实现各种波形的真有效值检测，但高频率信号和小信号（小于20mv）的检测没能实现。当输入频率低于1KHz的正弦波时输出的还是正弦波而不是一条直线，且输出波形的频率为信号源的两倍！

三、模块涉及的理论知识：

根据有效值的定义，在一个信号周期内，通过某纯阻负载所产生的热最与一个直流电压在同一负载上产生的热量相等时，该直流电压的数值就是交流电压的有效值。数学表达式如下所示：

式中的T是交流信号的周期，u（t）为电压。根据定义它是被测量的均方根值。一般对有效值的测量时利用二极管的单向导电性，构成整流电路，如半波整流、全波整流、桥式整流等，将交流信号整流成直流信号，再通过电容或电感滤波，最终得到的是平均值形式，根据平均值与有效值确定的系数关系，通过平均值将有效值表示出来。（系数关系如下表）

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事实上无论是半波整流、全波整流、还是桥式整流，他们的整流精度都不高所转换后的有效值误差很大。因为而二级管的非线性回产生很大的误差，而当小信号的时候，因输入信号小于二极管的门槛电压，电流基本过不去，其转换误差更严重。而当输入信号不是标准波形而是有失真的信号时也会产生误差。

关于AD637的描述如下：

四、设计与制作过程

根据所学的理论知识以及AD637的工作原理设计的电路原理图及 PCB 图如 下图所示：

AD637有效值检测电路原理图

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AD637有效值检测电路PCB图

为了节省画图时间，在设计PCB图时我把接在电源旁边的去耦电容都删掉了，因为是贴片比较小也比较容易焊接，在做好板后再加上去也无妨。原理图中靠近电源头的那个磁珠我用电阻代替，贴片灯我用电容代替，因为封装都一样，为了找原理图库方便都这么干，类似于一些芯片的同样的封装都可以统一用一个封装来代替。

按照设计的PCB板焊接好的实物图如下图所示：

五、测试方法

为了减小整流器的非线性误差，首先使输入接地调节R5使9脚输出为0, 然后输入1V标准直流电压调节R4使9脚输出1.000V。测量数据如下表所示：

部分测试波形图如下，在输入的正弦波频率低于1KHz以下时，输出的波形也为正弦波，但频率为信号源的两倍！这是为什么？直流输出有效值还是一样的。

V in = 1V，f in=50Hz

Vin=2V, fin=50Hz

Vin=2V, fin=1KHz

V in = 1V, f in = 1MHz

当调零电阻+5V对AD637的3脚之间的阻值调为零时，输入V in=100mV, f in = 1KHz输出直流有效值达到最大为1.15V，相应的测试波形图如下图所示：

六、总结

实践才是检验真理的唯一标准，通过这一模块的设计与制作，让我更加明白理论的重要以及理论与实际是有差距的这个道理。我们不单只要把理论知识搞懂，更要去多实践，验证理论知识的正确与否，理论与实践相结合。我们不单只要把理论知识搞懂，更要去多实践，验证理论知识的正确与否，理论与实践相结合。调试结果很重要，我们是学习，要把真正该掌握的知识理解好，模块完成后不仅仅看结果，设计制作过程中的收获更重要。要善于记录多组数据进行比较，对其出现的结果进行分析，才能更好的了解芯片的工作原理及其性能指标等。