数字电流表和数字电压表

附录三　数字电流表和数字电压表

数字式仪表在目前的电工基础实验中得到越来越广泛的应用。学会使用数字式仪表对培养学生动手能力有着十分重要的作用。

一、数字直流电流表

1.单量程数字直流电流表

单量程数字直流电流表主要由数字电压基本表和分流电阻并联而成,其结构示意图如附录图3-1所示。

单量程数字直流电流表是根据并联电路的分流原理制成的。电路分流电阻与数字电压基本表并联,分流电阻的作用是分流大部分被测电流,这就有效地保护了数字电压基本表测量机构,对于数字电压基本表来说,它的输入阻抗很大,对电流分流作用极小,故可忽略不计。另外,分流电阻产生的压降将电流转换为数字基本表输入电压U I N以实现I/U转换。

2.多量程数字直流电流表

多量程数字直流电流表是采用不同的分流电阻与数字电压基本表并联制成,其电路如附录图3-2所示。该电路采用分流电阻的环形接法。

附录图3-1单量程数字直流电流表附录图3-2多量程数字直流电流表

多量程数字直流电流表的原理与单量程数字直流电流表相同,都是通过不同阻值的分流电阻达到扩大量程的目的。

二、数字直流电压表

1.单量程数字直流电压表

单量程数字直流电压表由数字电压基本表和分压器电阻串联而成,其结构示意图如附录图3-3所示。

由附录图3-3所示原理图可知,单量程数字直流电压表是在数字电压基本表的基础上,根68

据串联电路的分压原理,采用分压器电阻分压,来达到保护数字电压基本表测量机构和扩大量程的目的。数字电压基本表的输入电阻很大,可以忽略不计。

2.多量程数字直流电压表

多量程数字直流电压表由数字电压基本表、量程转换开关、多组分压器组成。附录图3-4所示为五量程数字直流电压表。

附录图3-3单量程数字直流电压表附录图3-4五量程数字直流电压表

多量程数字直流电压表根据分压原理,采用共附加分压电阻分压,来达到扩大量程的目的。

三、数字交流电流表及数字交流电压表

数字交流电流表及数字交流电压表主要由测量线路、整流式AC/DC转换器(交流信号转换成直流信号的装置)和数字电压基本表构成。在AC/DC转换器的输入端,加分流器就构成了数字交流电流表;加分压器就构成了数字交流电压表,分别如附录图3-5和附录图3-6所示。

附录图3-5数字交流电流表测量电路附录图3-6数字交流电压表测量电路

由上述可知,数字交流电流表及数字交流电压表是在数字直流电流表及数字直流电压表的基础上增加AC/DC转换器构成的,可见,AC/DC转换器的基本工作原理是十分重要的。

常见的AC/DC转换器是通过半波整流或全波整流将交流信号转换成直流信号的。由于二极管在小信号(0.7V以下)工作时是非线性的,为了测量小信号的交流电压,提高测量交流信号的灵敏度和准确度,在数字仪表中采用了线性整流AC/DC转换器,电路如附录图3-7(a)所示。

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附录图3-7线性整流AC/DC转换器电路图

对于交流信号可以等效于附录图3-7(b)所示电路。

线性整流AC/DC转换器是由运算放大器A、二极管(V1、V2)、反馈网络电阻(R1、R2)构成的同相放大电路。交流信号经运算放大器A放大后,进入V1、V2组成的半波整流电路;整流后的输出电压从二极管V1引出,经电容滤波后送至数字电压基本表,使二极管V1、V2工作在大信号的线性整流状态,解决了二极管小信号时的非线性问题。调节R2可改变放大器的放大倍数,使输出电压平均值等于输入交流电压的有效值,这样就构成了一个交流数字电压基本表。

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