第七章电子电压表优质课件.ppt
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1、第七章电子电压表第七章电子电压表优选第七章电子电压表优选第七章电子电压表第一节第一节 电电子电压表的结构与特点子电压表的结构与特点 电压是一个基本的物理量,是集中电路中电压是一个基本的物理量,是集中电路中表征电信号的三个基本参数(电压、电流、功表征电信号的三个基本参数(电压、电流、功率)之一,电压测量是电子测量中的基本内容。率)之一,电压测量是电子测量中的基本内容。测量电压所采用的仪器主要是电子电压表,电测量电压所采用的仪器主要是电子电压表,电压测量对仪表的要求如下压测量对仪表的要求如下一、电子电压表的基本要求一、电子电压表的基本要求 1 1、仪表应有足够宽的频率范围。、仪表应有足够宽的频率范
2、围。传统的磁电系电压表只能测量直流或低频。电子电压表则通过检波将被测电压转换为直流,使得本来只能测直流的磁电系电压表、也可以测量高频交流。第一节第一节 电电子电压表的结构与特点子电压表的结构与特点 电压是一个基本的物理量,是集中电路中电压是一个基本的物理量,是集中电路中表征电信号的三个基本参数(电压、电流、功表征电信号的三个基本参数(电压、电流、功率)之一,电压测量是电子测量中的基本内容。率)之一,电压测量是电子测量中的基本内容。测量电压所采用的仪器主要是电子电压表,电测量电压所采用的仪器主要是电子电压表,电压测量对仪表的要求如下压测量对仪表的要求如下一、电子电压表的基本要求一、电子电压表的基
3、本要求 1 1、仪表应有足够宽的频率范围。、仪表应有足够宽的频率范围。2 2、仪表应有足够宽的电压测量范围。、仪表应有足够宽的电压测量范围。虽然磁电系电压表的灵敏度可达到毫伏级,但通过仪表的放大电路之后,可扩展到微伏级。第一节第一节 电电子电压表的结构与特点子电压表的结构与特点 电压是一个基本的物理量,是集中电路中电压是一个基本的物理量,是集中电路中表征电信号的三个基本参数(电压、电流、功表征电信号的三个基本参数(电压、电流、功率)之一,电压测量是电子测量中的基本内容。率)之一,电压测量是电子测量中的基本内容。测量电压所采用的仪器主要是电子电压表,电测量电压所采用的仪器主要是电子电压表,电压测
4、量对仪表的要求如下压测量对仪表的要求如下一、电子电压表的基本要求一、电子电压表的基本要求 1 1、仪表应有足够宽的频率范围。、仪表应有足够宽的频率范围。2 2、仪表应有足够宽的电压测量范围。、仪表应有足够宽的电压测量范围。3 3、仪表应有足够高的输入阻抗、仪表应有足够高的输入阻抗 电子电压表利用电子电路提高仪表的输入阻抗,以降低表耗功率,减少测量仪表对被测电路的影响。第一节第一节 电电子电压表的结构与特点子电压表的结构与特点 电压是一个基本的物理量,是集中电路中电压是一个基本的物理量,是集中电路中表征电信号的三个基本参数(电压、电流、功表征电信号的三个基本参数(电压、电流、功率)之一,电压测量
5、是电子测量中的基本内容。率)之一,电压测量是电子测量中的基本内容。测量电压所采用的仪器主要是电子电压表,电测量电压所采用的仪器主要是电子电压表,电压测量对仪表的要求如下压测量对仪表的要求如下一、电子电压表的基本要求一、电子电压表的基本要求 1 1、仪表应有足够宽的频率范围。、仪表应有足够宽的频率范围。2 2、仪表应有足够宽的电压测量范围。、仪表应有足够宽的电压测量范围。3 3、仪表应有足够高的输入阻抗。仪表应有足够高的输入阻抗。4 4、仪表的标尺应能线性刻度、仪表的标尺应能线性刻度电子式模拟指示电压表的仪表刻度可实现线性,其度盘刻度可均匀等分,有利于简化生产工艺,提高仪表准确度。常用的测量电压
6、的仪器有模拟式电压表、电子电压表、数字式电压表三种类型。电子电压表的分类电子电压表的分类模拟式电压表模拟式电压表 数字式电压表数字式电压表 电子电压表电子电压表 常用的指针式电压表常用的指针式电压表将被测交流电压转换成直流电压,将被测交流电压转换成直流电压,然后测量。然后测量。将被测电压的数值用译码显示电路将被测电压的数值用译码显示电路显示出来。显示出来。模拟式电子电压表然后检波器对大信号检波,避免了因检波器的非线性产生的失真。开路式检波电路是利用二极管将电容器充电至峰值,它必须满足以下条件但模拟式交流电压表有一些特点,使用时应注意(任意波)峰值Um 输出到指示仪表的电流将正比于输入电压。模拟
7、式交流电压表的原理与模拟式直流电压表类似,只不过增加了整流电路。第五节 数字电压表实例R1、R2、R3、R5、C1组成取样电路,被测电压转换为小电压,送IC1检波并放大。3先将量程开关置于适当量程,再加入测量信号。测量电压所采用的仪器主要是电子电压表,电压测量对仪表的要求如下三、模拟式电子电压表的结构类型而利用正弦波有效值与平均值或峰值的关系,按有效值刻度的平均值或峰值电压表,其刻度只能用于正弦波。交流10V档专用刻度线电压是一个基本的物理量,是集中电路中表征电信号的三个基本参数(电压、电流、功率)之一,电压测量是电子测量中的基本内容。数字电压表通常由输入通道、检波、A/D转换与显示等部分组成
8、然后按照被测电压波形,求得驱动电压值与有效值关系,将驱动电压转换为真正的有效值。闭路式检波电路如果满足以下条件交直流转换器:检波器。电子电压表台式数字电压表二、简单模拟电压表二、简单模拟电压表1.1.简单的模拟直流电压表简单的模拟直流电压表用单独的一个磁电式表头就可测量小于Ug(Ug=IgRg)的直流电压,若要测量较大的电压,可利用串联电阻分压原理,即在表头上串联一个适当阻值的电阻。RgRVi0+-RgRV1i0-U1RV2RV3RV4U2U3U4若采用多个分压电阻与表头串联,就可制成多量程的直流电压表。2.2.简单模拟交流电压表简单模拟交流电压表w模拟式交流电压表先将交流电流变换成直流电流,
9、然后模拟式交流电压表先将交流电流变换成直流电流,然后采用串联电阻的方法构成多量程电压表。采用串联电阻的方法构成多量程电压表。w模拟式交流电压表的原理与模拟式直流电压表类似,只模拟式交流电压表的原理与模拟式直流电压表类似,只不过增加了整流电路。不过增加了整流电路。模拟式电压表主要结构模拟式电压表主要结构表头:磁电式直流电流表;交直流转换器:检波器。表头:磁电式直流电流表;交直流转换器:检波器。但模拟式交流电压表有一些特点,使用时应注意但模拟式交流电压表有一些特点,使用时应注意(1)交流电压灵敏度低于直流电压灵敏度。(2)表针的偏转角度近似于交流电压的半波(或全波)整流电压的平均值,但表盘上的刻度
10、是按正弦有效值刻度的。(3)模拟式万用表测量交流电压的频率范围在45100Hz内。(4)交流电压10V档单独刻度。交流交流10V10V档专用刻度线档专用刻度线 1.放大检波式放大检波式 主要特点是先用放大器将被测信号主要特点是先用放大器将被测信号放大,提高测量灵敏度。然后检波器放大,提高测量灵敏度。然后检波器对大信号检波,避免了因检波器的非对大信号检波,避免了因检波器的非线性产生的失真。线性产生的失真。这种方式采取放大在前,检波这种方式采取放大在前,检波在后,可以提高仪表的灵敏度,测量在后,可以提高仪表的灵敏度,测量微弱电压。但因频率范围受放大器限微弱电压。但因频率范围受放大器限制,一般用于低
11、频电压表。制,一般用于低频电压表。三、模拟式三、模拟式电电子电压表的子电压表的结构类型结构类型放大检波式的通频带一般为2Hz-10MHz,测量的最小幅值为几百微伏或几毫伏,因此一般称为低频毫伏表。低频毫伏表。但模拟式交流电压表有一些特点,使用时应注意开路式检波电路是利用二极管将电容器充电至峰值,它必须满足以下条件右边为CH2通道的输出正弦波的峰值=201.(2)表针的偏转角度近似于交流电压的半波(或全波)整流电压的平均值,但表盘上的刻度是按正弦有效值刻度的。电压是一个基本的物理量,是集中电路中表征电信号的三个基本参数(电压、电流、功率)之一,电压测量是电子测量中的基本内容。(任意波)峰值Um
12、一、电子电压表的基本要求这种方式先通过混频,将被测频率转换为固定的中频,经中频放大后再通过检波转换为直流。三、模拟式电子电压表的结构类型3.例:用均值电压表测量正弦波、方波、三角波时的读数值均为10V,试计算三种波形的有效值、均值各是多少?调制式则利用斩波器先把直流转换为低频交流,然后用低频交流放大器进行放大,放大后再通过解调恢复为直流,这种方式既能采用检波在前,又能避免使用直流放大器而影响灵敏度。正弦波的峰值=201.整个电路是由输入通道、时钟电路、A/D转换、驱动显示四大部分组成表头:磁电式直流电流表;(任意波)有效值U 对于任意波形而言,峰值电压表的读数没有直接意义,由读数到峰值和有效值
13、需进行换算,换算关系归纳如下:输出到指示仪表的电流将正比于输入电压。(任意波)有效值U 2.检波放大式检波放大式 这种方式采取检波在前,放大在后,由于被测电压一开始就转换为直流,所以频率范围不受放大器限制。采用高频检波二极管时频率范围可达到几十赫兹到数百兆赫兹。可用于测量视频、超高频电压,频率范围较宽,但灵敏度较低。3.3.调制式调制式 检波在前的电压表灵敏度不高,是由于检波后已将信号转换为直流,只能使用直流放大器,而直流放大器的放大倍数因漂移受到很大限制。调制式则利用斩波器先把直流转换为低频交流,然后用低频交流放大器进行放大,放大后再通过解调恢复为直流,这种方式既能采用检波在前,又能避免使用
14、直流放大器而影响灵敏度。4.4.外差式外差式 这种方式先通过混频,将被测频率转换为固定的中频,经中频放大后再通过检波转换为直流。既能解决放大在前频率范围受到限制的缺点,又能解决检波在前仪表的灵敏度不足的问题。多用于高频和超高频的测量。返回本章首页数字电压表通常由输入通道、检波、A/D转换与显示等部分组成 1.电压电压时间变换型时间变换型 又称斜波型,它将不同被测电压值转换为不同的时间间隔,用这个时间间隔的起止点,控制进入计数器的脉冲个数,使显示器能显示出不同数值。四、数字四、数字电压表的电压表的结构类型结构类型 2.电压电压频率变换型频率变换型 将不同被测电压值转换为不同频率的信号,再通过整形
15、转换为同频率的脉冲,进入频率计数器进行计数显示,所显示的频率值就代表电压值。3.逐次逼近比较型逐次逼近比较型 将被测电压与数码开关送出的基准电压进行比较,如果基准电压小于被测电压,则将基准电压逐次递加,直至基准电压逼近被测电压并等于被测电压为止,这时显示器所显示的数码寄存器基准电压就是被测电压。返回本章首页第二节第二节 电子电压表的检波电路电子电压表的检波电路 电子电压表是利用检波电路把被测电压的峰值或平均值或有效值转换为直流电压,然后用磁电系进行测量,所以检波电路是电子电压表的核心,它有以下几种形式。一、峰值检波电路 1.开路式峰值检波电路 开路式检波电路是利用二极管将电容器充电至峰值,它必
16、须满足以下条件 RC RiC RC T 满足该条件,其指示仪表的指针偏转角将与被测电压峰值成正比。RUSISmIcpI峰值检波波形峰值检波波形 U Um mU UC CtUx 2.闭路式峰值检波电路 闭路式检波电路如果满足以下条件RC RiCRC T 则其指示仪表指针的偏转角将与被测电压交流峰值成正比。RSRSII交流分量反向峰值或交流分量正向峰值交流分量正向峰值交流分量正向峰值UmUm Uxcp交流分量反向峰值交流分量反向峰值UmUm Uxcp峰峰值峰峰值UPP Um(Um)3.峰峰值检波电路 峰 峰值检波电路利用被测电压的正半波对C1 充电充至电压正半波的最大值为止,然后在负半波期间,被测
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