沟通电压丈量电路

2017-07-06 00:13分类：万用表阅读：

　　（1）沟通电压的表征

　　沟通电压能够用峰值、均匀值、有用值、波形系数以及波峰系数来表征。

　　①峰值

　　周期性沟通电压u（t）在一个周期内违背零电平的最大值称为峰值，用U0标明，正、负峰值不等时别离用Up+和Up-标明，如图1（a）所示。u（t）在一个周期内违背直流重量U0的最大值称为幅值或振幅，用Um标明，正、负幅值不等时别离用Um+和Um-标明，如图1（b）所示，图中U0=0，且正、负幅值持平。

　　②均匀值

　　u（t）的均匀值的数学界说为

　　　　　　　　　　　　　　　　　（1）

　　依照这个界说，可本质上即是被测电压的直流重量U0，如图1（a）中虚线所示。

图1　沟通电压的峰值和幅值

　　在电子丈量中，均匀值一般指沟通电压检波（也称整流）往后的均匀值，又可分为半波整流均匀值和全波整流均匀值。全波整流均匀值界说为

　　　　　　　　　　　　　　　　（2）

　　③有用值

　　一个沟通电压u（t）和一个直流电压u别离加在同一电阻R上，若它们在一个周期内发作的热量持平，则沟通电压有用值等于该直流电压U，可标明为

　　即

　　　　　　　　　　　　　　　（3）

　　④波形系数、波峰系数

　　沟通电压的波形系数KF界说为该电压的有用值与均匀值之比

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（4）

　　沟通电压的波峰系数KP界说为该电压的峰值与有用值之比

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（5）

　　纷歧样电压波形，其KF、KP群值纷歧样，表1列出了几种多见电压的有关参数。

表1　纷歧样波形沟通电压的参数

　　尽管沟通电压量值能够用峰值、有用值和均匀值表征，但依据功率的概念，国际上一贯以有用值作为沟通电压的表征量。例如电压表，除分外状况外，简直都按正弦波的有用值来定度。当用以正弦波的有用值定度的沟通电压表丈量电压时，假定被测电压是正弦波，那么由表1很简略从电压表读数即有用值得知它的峰值和均匀值；假定被测电压对错正弦波，那就需依据电压表读数和电压表所选用的检波办法，进行必要的波形换算，才干得到有关参数。

　　（2）沟通电压的丈量办法

　　丈量沟通电压的办法许多，依据的原理也纷歧样，其间最首要的是运用沟通／直流（AC／DC）改换电路将沟通电压改换成直流电压，然后再接到直流电压表行进行丈量。依据AC／DC改换器的类型，可分为检波法和热电改换法。依据检波特性的纷歧样，检波法又可分红均匀值检波、峰值检波、有用值检波等。

　　依照AC／DC改换的先后纷歧样，仿照式沟通电压表大致可分红下列三种类型。

　　①检波-拓展式

　　图2（a）为检波-拓展式电压表的构成方框图，它是将被测电压先检波变成直流电流，然后再用直流拓展器拓展，拓展后的直流电流去驱动电流表偏转。这种类型的特征是“先检波后拓展”，故丈量电压的频率方案只挑选于检波器的频响（一般在20 Hz至数百兆赫），一般所称“高频电压表”或“超高频电压表”都归于这一类型。前期的检波－拓展式电压表，其活络度不高，一般约为0.1 V，首要受直流拓展器增益的绑缚。如今，选用调制式直流拓展器，可把检波－拓展式电压表的活络度行进到mV级。进一步行进活络度将遭到检波器材的非线性绑缚。

图2　沟通电压表类型

　　②拓展-检波式

　　当被测电压较低时，直接检波会显着增大过失。为行进沟通电压表的丈量活络度，先用宽带拓展器拓展被测电压，然后再检波。拓展－检波式电压表的方框图见图2-9（b）。这种电压表的频率方案首要受宽带拓展器带宽的绑缚，而活络度受拓展器内部噪声的绑缚，一般可做到mV级，典型的频率方案为20Hz～十MHz，故又称“视频毫伏表”。

　　③外差式电压表

　　检波-拓展式电压表的活络度受检波器材非线性的绑缚。而拓展-检波式电压表，因为宽带拓展器增益和带宽的仇视，也很难把频率上限提得很高，一同，两种丈量办法的活络度都遭到仪器内部噪声和外部烦扰的绑缚。

　　图3所示外差丈量办法能够处理上述仇视。输入电路包含输入衰减器（用于大电压丈量）和高频拓展器（用于宽频带低增益拓展）。被测信号通过输入电路，在混频器中与本机振荡器（本振）频率fL混频，输出频率固定的中频（fL-fx）信号（可改动fL以盯梢信号频率fx，坚持fL-fx不变），用中频拓展器挑选并拓展，然后检波，并用表头指示。

　　因为中频拓展用具有超卓的频率挑选性，并且中频是固定的，这么就处理了拓展器增益与带宽的仇视。一同，因为中频拓展器有很窄的带通滤波特性，然后能够在高增益条件下，大大削弱内部噪声的影响，使丈量活络度行进到μV级。因而，这类外表称为高频微伏表。

图3　外差式电压表

　　（3）低频沟通电压的丈量

　　一般把丈量低频（1MHz以下）信号电压的电压表称作沟通电压表或沟通毫伏表。这类电压表一般选用拓展－检波式，检波器多为均匀值检波器或有用值检波器，别离构成均值电压表或有用值电压表。

　　均匀值电压表中的检波器是均匀值检波器，电压表的读数与被测电压的均匀值成正比。可是，均匀值电压表的表头却不是按均匀值定度的，而是按正弦波的有用值定度的。这即是说，一个有用值为U的正弦电压加到均匀值电压表上时均匀值电压表的指示值也为U而不是。由式（2）可知，只需将指示值U除以正弦波的波形系数KF=1.11才干求得被测正弦电压的均匀值。

　　因为表头是按正弦波的有用值定度的，因而表头指示值并不适用于被测电压为非正弦电压的状况。当用均匀值电压表丈量非正弦电压时，应先将读数值Ua除以正弦波的波形系数KF=1.11，折算成正弦波电压的均匀值。因为均匀值电压表的读数只与被测电压的均匀值有关，与其波形无关，所以正弦波形与非正弦波形的指示值持平，就意味着两者的均匀值也持平。折算出的正弦电压的均匀值也即是被测非正弦电压的均匀值，将此均匀值乘以被测电压的波形系数KF，即可求得被测非正弦电压的有用值Uxrms。因而，波形换算公式为

　　　　　　　　　　　（4）

　　显着，假定被测电压不是正弦波时，直接将电压表指示值作为被测电压的有用值，必将带来较大的过失，一般称作“小型过失”。由上式可得，波形过失核算公式为

　（5）

　　（4）高频沟通电压的丈量

　　高频沟通电压的丈量不选用拓展-检波式（以防止高频丈量受拓展器通频带的绑缚）而选用检波-拓展式或外差式电压表来丈量。最常用的检波-拓展式高频电压表都把高频二极管构成的峰值检波器放置在屏蔽超卓的探头（探极）内，用探头探针直触摸摸被测点，把被测高频信号首要变成直流电压，这么可大大削减散布参数的影响和信号传输扔掉。

　　选用峰值检波器的电压表，称为峰值电压表。像均值电压表相同，峰值电压表也是按正弦电压的有用值定度的。这即是说，一个有用值为u的正弦电压加到峰值电压表上时，峰值电压表的指示值也为U而不是UP。据式（3）可知，只需将指示值Ua乘以正弦电压的波峰系数才干求得被测正弦电压的峰值UP，即