電子測量課件 第5章_電壓測量技術

1、電子測量技術電子測量技術第1頁第第5 5章章 電壓測量技術電壓測量技術概述概述交流電壓的測量交流電壓的測量方法方法電壓測量的數字化方法電壓測量的數字化方法電子測量技術電子測量技術第2頁電子測量技術電子測量技術第3頁電子測量技術電子測量技術第4頁電子測量技術電子測量技術第5頁電子測量技術電子測量技術第6頁電子測量技術電子測量技術第7頁電子測量技術電子測量技術第8頁電子測量技術電子測量技術第9頁電子測量技術電子測量技術第10頁211( )NkVukN電子測量技術電子測量技術第11頁t tu(t)Vp0UmTU電子測量技術電子測量技術第12頁01( )TUu t dtT01( )TUu t dtT2

2、0.637ppUVV（5-2）（5-3）電子測量技術電子測量技術第13頁2VTR20( )Tu tdtR201( )TVu t dtT（5-10）電子測量技術電子測量技術第14頁10.7072ppVVVppVKV峰值有效值電子測量技術電子測量技術第15頁21.41/2pppVKVFVKV有效值平均值(1/2)1.112/2 2pFpVKV（）（5-4）電子測量技術電子測量技術第16頁TT電子測量技術電子測量技術第17頁 xvfI 0AC/DC變換器變換器電子測量技術電子測量技術第18頁一、組成形式和特點組成形式和特點電子測量技術電子測量技術第19頁峰峰值值檢檢波波器器步步進進分分壓壓器器直直流

3、流放放大大器器uA步步進進分分壓壓器器斬斬波波穩(wěn)穩(wěn)零零式式放放大大器器uA(a)峰峰值值檢檢波波器器( (探探頭頭內內) )(b)電子測量技術電子測量技術第20頁DVpCRLu(t)CDRLu(t)VpabVPu(t)tc電子測量技術電子測量技術第21頁DVpCRLu(t)CDRLu(t)VpabVPu(t)tc電子測量技術電子測量技術第22頁DVpCRLu(t)CDRLu(t)VpabVPu(t)tc電子測量技術電子測量技術第23頁DVpCRLu(t)CDRLu(t)VpabVPu(t)tc電子測量技術電子測量技術第24頁電子測量技術電子測量技術第25頁電子測量技術電子測量技術第26頁峰峰值

4、值檢檢波波表表頭頭( (讀讀數數= =) )Vpu(t)電子測量技術電子測量技術第27頁V22pVV2ppVV任意電子測量技術電子測量技術第28頁pV任意2pppVVKK任意任意任意任意2,pppppppppVVK VKVkkKKKKK任意任意任意任意任意任意任意電子測量技術電子測量技術第29頁21.4121.41ppKKp（任意波）峰值V（任意波）有效值V221222ppppKKKK電子測量技術電子測量技術第30頁29%14.110-14.1電子測量技術電子測量技術第31頁二、組成形式和特點組成形式和特點電子測量技術電子測量技術第32頁步步 進進分分壓壓器器寬寬帶帶交交流流放放大大器器均均值

5、值檢檢波波 器器uA電子測量技術電子測量技術第33頁I0u(t)D1D2D3D4CCu(t)D1D2I0電子測量技術電子測量技術第34頁01( )( )22Todmdmu tu tIdtTrrrroI( )u t電子測量技術電子測量技術第35頁V平平均均值值檢檢波波表表頭頭( (讀讀數數= =) )u(t)電子測量技術電子測量技術第36頁V0.91.112 2FVVVKV0.9VV任意V電子測量技術電子測量技術第37頁V任意0.9FFVKVK任意任意任意任意,FFFFVVKVKVKkK任意任意任意任意任意0.91.11FFFFKKkKK任意任意任意電子測量技術電子測量技術第38頁0.90.9F

6、K（任意波）均值V（任意波）有效值V0.910.91.1110.90.9FFFFFKKKKK電子測量技術電子測量技術第39頁FVKV方波VVVVFK方波1 0.9100%11%0.9電子測量技術電子測量技術第40頁電子測量技術電子測量技術第41頁201( )TVu t dtT電子測量技術電子測量技術第42頁冷冷端端T T0 0熱熱端端T T電子測量技術電子測量技術第43頁電子測量技術電子測量技術第44頁2IVR Ru u( (t t) )冷冷端端T T0 0加加熱熱絲絲熱熱端端T T熱熱偶偶M Mu uA A連連接接導導線線I I電子測量技術電子測量技術第45頁R Ru u( (t t) )冷

7、冷端端T T0 0加加熱熱絲絲熱熱端端T T測測量量熱熱偶偶電電流流表表平平衡衡熱熱偶偶+ +- -V Vo oE Ex xE Ef fV Vi i熱熱端端T T連連接接導導線線差差分分放放大大器器電子測量技術電子測量技術第46頁R Ru u( (t t) )冷冷端端T T0 0加加熱熱絲絲熱熱端端T T測測 量量 熱熱 偶偶電電 流流 表表平平 衡衡 熱熱 偶偶+ +- -V Vo oE Ex xE Ef fV Vi i熱熱端端T T連連 接接 導導 線線差差 分分 放放 大大 器器電子測量技術電子測量技術第47頁電子測量技術電子測量技術第48頁2( )ut0TAu(t)Vrms電子測量技術

8、電子測量技術第49頁2212(.)kVkVV電子測量技術電子測量技術第50頁電子測量技術電子測量技術第51頁411( )(sinsin3sin5.)35pu tVtttVP0T=1uStu(t)電子測量技術電子測量技術第52頁224111.352ppVVV1pPVKV方波22224111110.9735792ppVV電子測量技術電子測量技術第53頁100%3%VV 電子測量技術電子測量技術第54頁電子測量技術電子測量技術第55頁電子測量技術電子測量技術第56頁1210lgPdBP（5-13）電子測量技術電子測量技術第57頁2111VPR2222VPR1220lgVdBV（5-14）電子測量技術

9、電子測量技術第58頁10lgwmxP dBP mW（5-15）電子測量技術電子測量技術第59頁20.7751600mW 20lg0.775xVVV VP dBxxmP mWP dB xxVV VV dB（5-16）電子測量技術電子測量技術第60頁mWPVUx1lg10（5-17）電子測量技術電子測量技術第61頁電子測量技術電子測量技術第62頁電子測量技術電子測量技術第63頁103.162120lg1010dB 電子測量技術電子測量技術第64頁電子測量技術電子測量技術第65頁電子測量技術電子測量技術第66頁電子測量技術電子測量技術第67頁電子測量技術電子測量技術第68頁20lg700.775xV

10、dB 0.77520lg70|ooVVxVdBV電子測量技術電子測量技術第69頁0 10lgWmViZP dBP dBZ式中式中Z0測得的測得的電子測量技術電子測量技術第70頁電子測量技術電子測量技術第71頁輸輸入入電電路路中中頻頻放放大大器器均均值值檢檢波波器器dB混混頻頻器器2 2fZ2(固固定定)f2(固固定定)帶帶通通濾濾波波器器窄窄帶帶濾濾波波器器混混頻頻器器1 1f1(可可調調)fZ1(固固定定)fx(第第一一本本振振)(第第二二本本振振)電子測量技術電子測量技術第72頁輸輸入入電電路路中中頻頻放放大大器器均均值值檢檢波波器器dB混混頻頻器器2 2fZ2(固固定定)f2(固固定定)

11、帶帶通通濾濾波波器器窄窄帶帶濾濾波波器器混混頻頻器器1 1f1(可可調調)fZ1(固固定定)fx(第第一一本本振振)(第第二二本本振振)電子測量技術電子測量技術第73頁電子測量技術電子測量技術第74頁電子測量技術電子測量技術第75頁010lgiZZ電子測量技術電子測量技術第76頁 22221vev（5-19）式中式中v噪聲電壓瞬時值（隨機變量）噪聲電壓瞬時值（隨機變量）2 2方差，相當于方差，相當于v v的均方值的均方值電子測量技術電子測量技術第77頁vKFn噪聲的平均值噪聲的均方根值25. 12vKFn11. 1FnKv13. 1vKVFnn（5-23）（5-22）（5-20）電子測量技術電

12、子測量技術第78頁電子測量技術電子測量技術第79頁電子測量技術電子測量技術第80頁%10021nf（5-27）電子測量技術電子測量技術第81頁電子測量技術電子測量技術第82頁數字量數字量電子電子計數器計數器數字數字顯示器顯示器讀出讀出模擬量模擬量A/D變換器變換器電子測量技術電子測量技術第83頁電子測量技術電子測量技術第84頁111112481625V+2.5V+1.25V+0.625V+=10VrrrrrrnVVVVVV電子測量技術電子測量技術第85頁52.51.250.6259.375rVVVVVV電子測量技術電子測量技術第86頁電子測量技術電子測量技術第87頁10.6252電子測量技術電

13、子測量技術第88頁逐逐次次逼逼近近移移位位寄寄存存器器( (S SA AR R) )D/A轉轉換換器器Vx+-比比較較器器C CL LK KSTARTA/D轉轉換換結結果果2-12-nMSBLSBVrN N電子測量技術電子測量技術第89頁逐逐次次逼逼近近移移位位寄寄存存器器( (S SA AR R) )D/A轉轉換換器器Vx+-比比較較器器C CL LK KSTARTA/D轉轉換換結結果果2-12-nMSBLSBVrN N電子測量技術電子測量技術第90頁2xrnNVV逐逐 次次 逼逼 近近 移移 位位寄寄 存存 器器 ( ( S S A A R R ) )D /A 轉轉 換換 器器Vx+-比比

14、 較較 器器C C L L K KS T A R TA /D轉轉換換結結果果2-12-nM S BL S BVrN N書中267-269頁詳細敘述了一個6位A/D變換器完成一次A/D變換的全過程電子測量技術電子測量技術第91頁241101)108.1252xVVV（電子測量技術電子測量技術第92頁電子測量技術電子測量技術第93頁rVkRC0VxVx、V Vr r門門控控信信號號計計數數輸輸入入NV Vr rt1bT0T電子測量技術電子測量技術第94頁0VxVx、V Vr r門門控控信信號號計計數數輸輸入入NV Vr rt1bT0T電子測量技術電子測量技術第95頁0 xVkTkT N0VxVx、

15、V Vr r門門控控信信號號計計數數輸輸入入NV Vr rt1bT0T電子測量技術電子測量技術第96頁rVkRC0 xVkTkT N0rxVVT NRC0rVTRCxVN電子測量技術電子測量技術第97頁010000100 Hz100fkms00512351.23ms100kHzNTNTf10V/100ms 51.23ms=5.123VxVkT電子測量技術電子測量技術第98頁電子測量技術電子測量技術第99頁電子測量技術電子測量技術第100頁干干擾擾信信號號un被被測測電電壓壓VxHLDVM被被測測電電壓壓VxHLDVM干干擾擾信信號號ucm電子測量技術電子測量技術第101頁電子測量技術電子測量技

16、術第102頁HLDVMHLDVMunun外外部部感感應應信信號號Vx存存在在干干擾擾的的信信號號源源+Eucm電子測量技術電子測量技術第103頁電子測量技術電子測量技術第104頁sin()nnnuUt1101()TomxnxnTVVudtVuRCRC101111111111sin()cos()cos22sinsin222sinsin()TnmnnnnnnnnnnnnnnuUtdtTUTTUTTTU TTTTTTT 由電子測量技術電子測量技術第105頁nu1sinnTT1(0,1,2,)nTkTk1sinnTT1(0,1,2,)nTnnTnunu1max1sinnnnnU TTuTT電子測量技術

17、電子測量技術第106頁smVdBSMRlg20nnTTTTdBSMR11sinlg20（5-28）電子測量技術電子測量技術第107頁5 50 06 60 01 10 00 02 20 00 05 50 00 00 02 20 04 40 0N NM MR R( (d dB B) )f fn n= =1 1/ /T Tn n( (H Hz z) )T T1 1= =1 10 0m ms sT T1 1= =1 10 00 0m ms s2 20 0d dB B/ /1 10 0倍倍頻頻程程電子測量技術電子測量技術第108頁1(0,1,2,)nTkTk1(0,1,2,)nTnnT電子測量技術電子測

18、量技術第109頁Vxr1r2rcmUcmRsHLGZiI1I2DVM( (機機殼殼) )B電子測量技術電子測量技術第110頁Vxr1r2rcmUcmRsHLGZiI1I2DVM( (機機殼殼) )B電子測量技術電子測量技術第111頁112 21212212212()()(,)(,)cnHLHLscmcmscmsicmcmiscmcmcmcmUUUUI rRI rUUrRrrRrZrrUrZr r R rrrUrr r 電子測量技術電子測量技術第112頁112 21212212212()()(,)(,)cnHLHLscmcmscmsicmcmiscmcmcmcmUUUUI rRI rUUrRrr

19、RrZrrUrZr r R rrrUrr r 12,r r,scmR riZcmU電子測量技術電子測量技術第113頁()20lgcmcnUCMR dBUcnUcmU電子測量技術電子測量技術第114頁112 22 2()cnHLHLsUUUUI rRI rI r Vxr1r2rcmUcmRsHLGZiI1I2DVM( (機機殼殼) )BZ2輸輸入入阻阻抗抗絕絕緣緣電電阻阻2121IIrZrRis電子測量技術電子測量技術第115頁22rrZcm22cmUIZ22cncmrUUZ22()20lgZCMR dBr122rZ電子測量技術電子測量技術第116頁22()20lgZCMR dBr9210Z 9

20、31020lg12010CMRdB22222211()1ZRCj Cj CR2 2120lg2cmCMRf C rcmf電子測量技術電子測量技術第117頁cmf2C2r5012120lg70250 1000 101000HzCMRdBVxr1r2rcmUcmRsHLGZiI1I2DVM( (機機殼殼) )BZ2電子測量技術電子測量技術第118頁1212cnHLHLscmUUUUrRrUZZ 1212srRrZZcnU電子測量技術電子測量技術第119頁電子測量技術電子測量技術第120頁電子測量技術電子測量技術第121頁主主門門計計數數器器邏邏輯輯控控制制電電路路數數字字輸輸出出時時鐘鐘S1S2C

21、RVx- VrVr積積分分器器比比較較器器-+-+S S 1 1S S 2 2Vot 0t 1復復零零t 2t 3VoVo mT1T2N1N2t積積分分波波形形計計數數器器輸輸入入a.b .清清零零T0f0T011T0電子測量技術電子測量技術第122頁主主門門計計 數數 器器邏邏 輯輯 控控 制制 電電 路路數數 字字 輸輸 出出時時 鐘鐘S 1S 2CRVx- VrVr積積 分分 器器比比 較較 器器-+-+S S 1 1S S 2 2Vot0t1復復 零零t2t3VoVo mT1T2N1N2t積積 分分波波 形形計計 數數 器器輸輸 入入a .b .清清 零零T0f0T011T0電子測量技

22、術電子測量技術第123頁主主門門計計數數器器邏邏輯輯控控制制電電路路數數字字輸輸出出時時鐘鐘S1S2CRVx-VrVr積積分分器器比比較較器器-+-+S S1 1S S2 2Vot0t1復復零零t2t3VoVomT1T2N1N2t積積分分波波形形計計數數器器輸輸入入a.b.清清零零T0f0T011T0電子測量技術電子測量技術第124頁2111tomxxtTVV dtVRCRC 10TxxVV dt1TRC主主門門計計數數器器邏邏輯輯控控制制電電路路數數字字輸輸出出時時鐘鐘S1S2CRVx-VrVr積積分分器器比比較較器器-+-+S S1 1S S2 2Vot0t1復復零零t2t3VoVomT1

23、T2N1N2t積積分分波波形形計計數數 器器輸輸入入a.b.清清零零T0f0T011T0電子測量技術電子測量技術第125頁主主門門計計數數器器邏邏輯輯控控制制電電路路數數字字輸輸出出時時鐘鐘S1S2CRVx-VrVr積積分分器器比比較較器器-+-+S S1 1S S2 2Vot0t1復復零零t2t3VoVomT1T2N1N2t積積分分波波形形計計數數器器輸輸入入a.b.清清零零T0f0T011T0電子測量技術電子測量技術第126頁32210()tomromrtTVV dtVVRCRC21xrTVVT電子測量技術電子測量技術第127頁221xrNVVeNN121xxrNNVVVe1rVeN電子測

24、量技術電子測量技術第128頁電子測量技術電子測量技術第129頁21111()tsmomxsmxtTTVVvdtVvRCRCRC 電子測量技術電子測量技術第130頁mxVVV%式中Vx被測電壓讀數被測電壓讀數Vm該量程的滿刻度值；該量程的滿刻度值；誤差的相對項系數；誤差的相對項系數；誤差的固定項系數誤差的固定項系數。（5-34）電子測量技術電子測量技術第131頁12ANVNVerefx（5-38）字/101Vem（5-39）電子測量技術電子測量技術第132頁1234()xxNk k k k VkV1234kk k k k電子測量技術電子測量技術第133頁電子測量技術電子測量技術第134頁%mVV

25、字nVVx%（5-40）電子測量技術電子測量技術第135頁VxN0理理想想特特性性轉轉換換誤誤差差影影響響下下的的特特性性滿滿度度誤誤差差影影響響下下的的特特性性（平平行行于于理理想想特特性性）讀讀數數誤誤差差和和滿滿度度誤誤差差共共同同影影響響下下的的實實際際轉轉換換特特性性V 電子測量技術電子測量技術第136頁HLI0DVMRsVxRi 電子測量技術電子測量技術第137頁iixxxHLxsissRxxxsiiRVVVVVRRRRVVVRRR 000()xHLxsxxsIxxxxVVVI RVVI RVVVV( %)/xmVV電子測量技術電子測量技術第138頁0.015100%100%0.3

26、%5.00 xxxVV 電子測量技術電子測量技術第139頁0.025100%100%0.17%15.00 xxxVV 電子測量技術電子測量技術第140頁001iRIsixIRRV 936611 102 103 101000 102 935611 102 101.2 101000 100.2 電子測量技術電子測量技術第141頁電子測量技術電子測量技術第142頁142電子測量技術電子測量技術第143頁434214214434電子測量技術電子測量技術第144頁%100量程值量程值）（能測量出的最大電壓超量程能力電子測量技術電子測量技術第145頁電子測量技術電子測量技術第146頁電子測量技術電子測量技

27、術第147頁0.1mV100%0.05%200mV1100%0.05%2000電子測量技術電子測量技術第148頁( %)xmVVV ( %)mxxVVVV %xV%mV電子測量技術電子測量技術第149頁%mV( %)xVVn 字V%mV%(0.01%0.005%)mxVV 電子測量技術電子測量技術第150頁電子測量技術電子測量技術第151頁( %)xmVVV ( %)xVVn 字%xV%mV電子測量技術電子測量技術第152頁電子測量技術電子測量技術第153頁1oososAVUUA11oiososiosiosAAVA VUUAVUAVUAA電子測量技術電子測量技術第154頁11oiososios

28、iosAAVA VUUAVUAVUAA電子測量技術電子測量技術第155頁電子測量技術電子測量技術第156頁0osNkU000A/D轉轉換換器器VxVr0VNxNrN0衰衰減減/ /放放大大器器轉轉換換系系數數k k總總漂漂移移U Uo os sS1S2S3電子測量技術電子測量技術第157頁()rrosNk VU()xxosNk VU00()()xxososxrrososrNNk VUkUVNNk VUkUV00 xxrrNNVVNN電子測量技術電子測量技術第158頁( %)xmVVV %mxxVVVV VxVm0%mxVV %電子測量技術電子測量技術第159頁0199.9mV180mV1.99

29、9V1.8V19.99V18V199.9V180V1200V電子測量技術電子測量技術第160頁輸輸入入電電路路A A/ /D D轉轉換換器器數數字字顯顯示示器器邏邏輯輯控控制制電電路路時時鐘鐘發(fā)發(fā)生生器器模模擬擬部部分分數數字字部部分分Vx電子測量技術電子測量技術第161頁電子測量技術電子測量技術第162頁電子測量技術電子測量技術第163頁電子測量技術電子測量技術第164頁主主門門高高位位計計數數器器A A邏邏輯輯控控制制電電路路數數字字輸輸出出時時鐘鐘S1S2CRVx-Vr積積分分器器比比較較器器-+-+S S1 1S S2 2Vot0t1復復零零t2t31VoVomT1T2N1N2t積積分

30、分波波形形計計數數器器輸輸入入a.b.清清零零低低位位計計數數器器B B主主門門清清零零-+ABR1R2R3t32T3N3VtVr/10nVtN N2 2N3f0T0T0T0電子測量技術電子測量技術第165頁電子測量技術電子測量技術第166頁231110nxrTTTVVRCRC11 022033 0,TN TTN T TN T2311()10rxnVVNNeNN1rVeN23110nNNN電子測量技術電子測量技術第167頁電子測量技術電子測量技術第168頁Ix9009090.90.1(200mV)200A A(200mV)2mA A(200mV)20mA A(200mV)200mA A(200mV)2A A電子測量技術電子測量技術第169頁電子測量技術電子測量技術第170頁恒恒流流源源( (可可調調) )A A/ /D DR Rx xIr-+A Am mp p恒恒流流源源( (可可調調)