电子电压表1平均值检波器原理课件.ppt

1、第二章第二章 电子电压表电子电压表2.3 2.3 数字电压表（数字电压表（DVMDVM） 2.3.1 DVM的主要技术指标 2.3.2 DVM的组成和原理 2.4 2.4 数字多用表（数字多用表（DMMDMM） 2.5 2.5 电压表的使用方法电压表的使用方法2.5.1 电压表的选择与使用2.5.2 电压表的使用注意事项 第二章第二章 电子电压表电子电压表2.12.1概述概述 电压是表征电信号能量的三个基本参数（电压、电流、功率）之一。电路的工作状态如谐振、平衡、截止、饱和以及工作点的动态范围；电子设备的控制信号、反馈信号及其他信号；电路中电流和功率、信号的调幅度、波形的非线形失真系数、元件的

2、Q值、网络的频率特性和通频带以及设备的灵敏度等其他参数，都可以通过电压测量获得量值。电子电路对测量电压所需仪表的要求：频率范围宽；测量电压范围广；信号波形种类多；具有足够高的输入阻抗；测量准确度要求高；干扰严重等。 2.1.12.1.1电压测量对仪表的基本要求电压测量对仪表的基本要求 第二章第二章 电子电压表电子电压表2.1.2 2.1.2 电压测量仪器的分类电压测量仪器的分类 1.模拟式电压表模拟式电压表（1）按工作频率分类超低频（10Hz以下）、低频（1MHz以下）、视频（30MHz以下）、高频（或射频）（300MHz以下）和超高频（300MHz以上）电压表。（2）按测量电压量级分类电压表

3、（基本量程为V量级）、毫伏表（基本量程为mV量级）。（3）按电压测量准确度等级分类0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0和10.0等级。（4）按刻度特性分类线性刻度、对数刻度、指数刻度和非线性刻度。（5）按电路组成不同分类放大检波式、检波放大式、调制式、外差式和热电转换式。还可以按检波原理分为平均值型、峰值型、有效值型电压表。第二章第二章 电子电压表电子电压表2.2.数字式电压表（数字式电压表（DVM）数字式电压表一般按功能分为直流数字电压表和交流数字电压表。直流数字电压表按A/D（模拟/数字）转换器的转换方式分为比较型、积分型和复合型。交流数字电压表按AC/DC（交

4、流/直流）变换原理分为峰值型、平均值型和有效值型交流数字电压表。 2.1.3 2.1.3 交流电压的基本参数交流电压的基本参数1.1.峰值峰值Up p图2.1（a）正峰值Up+、负峰值Up-；图2.1（b）幅值或振幅Um。图2.1第二章第二章 电子电压表电子电压表图2.2TdttuTU0)(1TdttuTU0|)(|1平均值常指交流电压检波（也称整流）以后的平均值，有半波整流平均值（简称半波平均值）和全波整流平均值（简称全波平均值）。全波平均值定义：2.平均值平均值 数学定义：（a）未检波前的电压波形（b）半波整流后的波形（c）全波整流后的波形第二章第二章 电子电压表电子电压表3.有效值有效值

5、 定义为：TdttuTU02)(1UUKF电压有效值有时也可写作Urmsrms (真有效值) 。4.4.波形因数和波峰因数波形因数和波峰因数 波形因数波形因数（或波形系数波形系数）交流电压的有效值与平均值之比。UUKPp波峰因数波峰因数（或波峰系数波峰系数）交流电压的峰值与有效值之比。返回第二章第二章 电子电压表电子电压表2.2 模拟式交流电压表模拟式交流电压表2.2.1 峰值电压表峰值电压表在图2.3所示的检波-放大式高频毫伏表中，检波器多采用峰值型，频率上限可达1000MHz，即1GHz。 图2.3 检波-放大式电压表方框图图2.4 串联峰值检波器原理电路（1）串联峰值检波器 PdRCUk

6、UU第二章第二章 电子电压表电子电压表（2）双峰值检波器PPPPoUUUU2.误差分析(1)理论误差(2)频率误差低频误差PRUUU32)(22. 2RRdfRCUUUPPC21 “频率特性误差”（也称频率影响误差）fx电压表在工作范围内各频率点的电压值相对于基准频率的电压值的误差： %100fofofxfxUUU式中：Ufo为基准频率上被测电压示值，Ufx为其它频率上被测电压示值。图2.5双峰值检波电路第二章第二章 电子电压表电子电压表(3) 波形误差 对于规则的非正弦波，将电压表示值作为其有效值会带来波形误差。3.波形换算 (1) 定度系数 U=kUP 707. 021mrmsPaUUUU

7、k (2) 波形换算对于单峰值电压表： apUU2UKKUUppp2有效值 2.2.2 均值电压表均值电压表均值电压表一般采用放大一检波式电路，检波器多为平均值检波器。第二章第二章 电子电压表电子电压表1.1.平均值检波器原理平均值检波器原理被测电压整流平均值：dttuTUUxT| )(|100图2.7（a）桥式全波整流电路 （b）为半桥式整流电路 （c）等效电路2.波形换算UKU11. 122/22/mmUUUUK被测信号的平均值： UUU9.011.1被测信号的有效值： U =0.9KFU 第二章第二章 电子电压表电子电压表 1.分段逼近式检波器3. 均值检波器误差均值电压表的误差包括：直

8、流微安表本身的误差；检波二极管老化、变质不对称带来的误差；超过频率范围时二极管分布参数带来的误差（频率误差）；波形误差。2.2.3有效值电压表有效值电压表图2.10 分段逼近式有效值检波电路第二章第二章 电子电压表电子电压表3.模拟计算式电压表 图2.132. 热电偶式电压表热电偶式电压表图2.11热电偶式电压表返回第二章第二章 电子电压表电子电压表2.3 2.3 数字电压表（数字电压表（DVM）2.3.1 DVM的主要技术指标的主要技术指标1.测量范围测量范围包括显示位数、量程和超量程能力。（1） DVM的基本量程常为1V或10V，也有2V或5V。（2） DVM的显示位数是指能显示09共十个

9、数码的位数。3、4或5（三位半、四位半、五位半）中的位，指最高位只能取“1”或“0”。例如4 DVM指数字电压表的最大显示为19 999。位和基本量程结合起来，能说明DVM有无超量程能力。例如：例如：某3位DVM基本量程为1V，那么该DVM具有超量程能力, 因为在1V挡上，它的最大显示为1.999V。而对于基本量程为2V的DVM ，它就不具备超量程能力，因为它在2V挡上的最大显示仍是1.999V。第二章第二章 电子电压表电子电压表例如：例如：被测电压13.04V,如果使用无超量程能力的3位DVM，则须使用100V量程挡，显示13.0V；如果使用有超量程能力的三位DVM，即3位DVM，则仍可使用

10、10V挡测量，显示结果为13.04V。 最高位只能取05的位称为位。5位DVM指数字电压表的最大显示为599 999。2.分辨力分辨力 指DVM能够显示被测电压的最小变化值，即最小量程时显示器末位跳一个字所需的最小输入电压。 例如SX1842DVM最小量程20mV，最大显示数为19999V，所以其分辨力为20mV /19999，即1V。3.测量速度测量速度 指每秒都能完成的测量次数，主要取决于DVM所用的A/D转换器。第二章第二章 电子电压表电子电压表4.输入阻抗输入阻抗 直流测量时,DVM输入阻抗Ri在10M1000M之间。 交流测量时,DVM输入阻抗用RiCi表示，Ci一般在几十几百pF之

11、间。5.固有误差和工作误差固有误差和工作误差6. 抗干扰能力抗干扰能力 DVM的灵敏度很高，一般串模干扰抑制比可达5090dB，共模干扰抑制比可达80150dB。7.输入零电流输入零电流 指未加入信号时，DVM输入端短路时产生的电流。)%(mxUbUaU个字nUaUx%第二章第二章 电子电压表电子电压表 图2.142. 数字电压表（数字电压表（DVM）的分类）的分类根据A/D转换器的基本原理不同可分为比较型、积分型和复合型DVM。3. 数字电压表（数字电压表（DVM）的工作原理）的工作原理（1） 逐次逼近比较式（又称为反馈编码式DVM）包括：比较器、D/A变换器、数码寄存器（SAR）、基准源、

12、控制部分2.3.2 DVM的组成和原理的组成和原理1. 数字电压表（数字电压表（DVM）的组成）的组成第二章第二章 电子电压表电子电压表图2.15逐次逼近比较式图2.16 逐次逼近比较过程工作过程举例：设被测电压Ux=1893 mV，则电路完成一次A/D变换的比较程序如图2.16。第二章第二章 电子电压表电子电压表（2）双积分型 图2.17双积分数字电压表 图2.18双积分A/D变换原理第二章第二章 电子电压表电子电压表 工作过程分为：（1） 准备阶段（t0t1）： （2） 取样阶段（t1t2）：（3） 比较阶段（t2t3）：在t3时刻，Uo=0， 被测电压Ux： xxttxomURCTNUR

13、CttdtURCU011221)(1dtURCUUttromo321rrttromURCTNURCTdtURCU022321rrxUTTUNNU1212返回第二章第二章 电子电压表电子电压表 2.4 2.4 数字多用表数字多用表（DMM） xoURRU12数字多用表能测量直流电压、交流电压、交直流电流和电阻以及信号频率、电容器容量及电路的通断等。图2.19 数字多用表组成方框图第二章第二章 电子电压表电子电压表1.1.线性线性AC/DCAC/DC变换器变换器ioxiiokUURUURUU12图2.20线性平均值AC/DC变换器xoURkRkRU122)1 ( 解得： 一般k1（通常k在1051

14、08之间），则：xoURRU12第二章第二章 电子电压表电子电压表2.I/V变换器变换器图2.21 I/V变换器电原理图Uo=（1+ R2/ R1）RsIxUo=-RsIx3./V变换器变换器图2.22 恒流法/V变换器原理图 Uo= - Rx Us / Rs 返回第二章第二章 电子电压表电子电压表2.5电压表的使用方法电压表的使用方法电源（POWER）开关显示窗口机械调零电位器量程旋钮输入（INPUT）端口方式开关（MODE）2.5.1电压表的选择与使用电压表的选择与使用(1)主要技术指标 (2) 面板构造图2-23 YB2173交流毫伏表的前面板配置图(3)操作方法第二章第二章 电子电压表

15、电子电压表(1)主要技术指标(2) 面板构造 电源开关 LCD显示器 hFE测试插座 功能和量程转换开关 10A电流测试插口 电压和电阻测试插口 公共插口 电流测试插口 电容测试插口 (3) 使用方法图2-24 DT890B+数字万用表的面板2.DT890B+数字万用表数字万用表第二章第二章 电子电压表电子电压表使用数字电压表或数字多用表时应注意以下几点：（1）使用前认真阅读使用说明书，熟悉面板上各开关、按键、插孔、旋钮等功能及操作方法。（2）DMM在开始测量时会出现跳数现象，应等显示值稳定后再读数，否则会有误差。（3）使用时要防止出现操作上的失误(例如误用电流挡去测量电压),以免打坏仪表。在

16、测量前，必须仔细核对量程开关或按键位置，检查无误后才能实际测量。（4）不允许在高温度(40)或低温度（80%）等恶劣条件下使用和存放数字电压表和数字多用表，以免损坏液晶显示器和其它部件。（5）测量交流电压时，应当用黑表笔（COM端）去接触被测电压接近0电位端（仪表公共接地点或机壳）以消除仪表对地分布电容的影响，减少误差。2.5.2电压表的使用注意事项电压表的使用注意事项第二章第二章 电子电压表电子电压表（6）严禁在被测电路带电情况下测量电阻，决不允许测量电源的内阻，会烧坏仪表。（7）严禁在测量高压（220V以上）或大电流（0.5A以上）时拨动量程开关，防止触点产生电弧，烧坏开关触点。（8）在电阻挡，检测二极管、检查线路通、断时，红表笔接“V、”插孔，带正电；黑表笔接“COM”插孔，带负电，这与指针式电压表正好相反，因此如果利用数字电压表或数字多用表测量带有极性的元件，如晶体管、电解电容等，特别注意表笔的极性。（9）将电源开关拔至“ON”位置，液晶若不显示任何数字时，检查电池是否失效，显示低电压符号应及时更换新电池。（10）为了延长电池的使用寿命，每次使用完仪表应将开关拔到“OFF”位置。长期不使用时应将电池取出。防止因电池漏液腐蚀电路板。返回