第七章電子電壓表

1、第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)第七章第七章 電子電壓表電子電壓表n第一節(jié)第一節(jié) 電子電壓表的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)電子電壓表的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)n第二節(jié)第二節(jié) 電子電壓表的檢波電路電子電壓表的檢波電路n第三節(jié)第三節(jié) 模擬式電子電壓表實(shí)例模擬式電子電壓表實(shí)例n第四節(jié)第四節(jié) 模擬式電子電壓表的使用模擬式電子電壓表的使用n第五節(jié)第五節(jié) 數(shù)字電壓表實(shí)例數(shù)字電壓表實(shí)例n第六節(jié)第六節(jié) 數(shù)字萬(wàn)用表實(shí)例數(shù)字萬(wàn)用表實(shí)例第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)本章要點(diǎn)本章要點(diǎn)n 本章主要介紹本章主要介紹模擬式和數(shù)字式電子電壓

2、表。前模擬式和數(shù)字式電子電壓表。前者是在傳統(tǒng)的者是在傳統(tǒng)的磁電系電壓表磁電系電壓表基礎(chǔ)上，增加了基礎(chǔ)上，增加了檢波、檢波、放大放大等電子電路，提高它的等電子電路，提高它的頻率范圍、靈敏度和輸頻率范圍、靈敏度和輸入阻抗入阻抗。后者則是從根本上改變傳統(tǒng)儀表的讀數(shù)方。后者則是從根本上改變傳統(tǒng)儀表的讀數(shù)方式，采用模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字顯示技術(shù)，完全消除了因式，采用模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字顯示技術(shù)，完全消除了因可動(dòng)部件引發(fā)的誤差，改變了制造儀表的生產(chǎn)工藝?？蓜?dòng)部件引發(fā)的誤差，改變了制造儀表的生產(chǎn)工藝。n 本章第三節(jié)和第六節(jié)介本章第三節(jié)和第六節(jié)介紹幾種紹幾種電壓表的實(shí)例，電壓表的實(shí)例，希望通過(guò)實(shí)例能進(jìn)一步掌握儀表電路的分析

3、方法，希望通過(guò)實(shí)例能進(jìn)一步掌握儀表電路的分析方法，提高閱讀電子儀器電路的能力。這兩節(jié)內(nèi)容提高閱讀電子儀器電路的能力。這兩節(jié)內(nèi)容自學(xué)自學(xué)。第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 電電子電壓表的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)子電壓表的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)n一、一、電電子電壓表子電壓表特點(diǎn)特點(diǎn)n1.1.利用利用檢波電路檢波電路提高測(cè)量的提高測(cè)量的頻率范圍頻率范圍n傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的磁電系電壓表只能測(cè)量直流或低頻磁電系電壓表只能測(cè)量直流或低頻。電子電。電子電壓表則通過(guò)檢波將被測(cè)電壓轉(zhuǎn)換為直流，使得本來(lái)只能壓表則通過(guò)檢波將被測(cè)電壓轉(zhuǎn)換為直流，使得本來(lái)只能測(cè)直流的磁電系電壓表、

4、也可以測(cè)量高頻交流。測(cè)直流的磁電系電壓表、也可以測(cè)量高頻交流。n2.利用利用放大電路放大電路提高儀表提高儀表靈敏度和量程范圍靈敏度和量程范圍n雖然雖然磁電系電壓表磁電系電壓表的靈敏度可達(dá)到的靈敏度可達(dá)到毫伏級(jí)毫伏級(jí)，但通過(guò)，但通過(guò)儀表的放大電路之后，儀表的放大電路之后，可擴(kuò)展到微伏級(jí)可擴(kuò)展到微伏級(jí)。n3.利用利用放大電路放大電路提高儀表的提高儀表的輸入阻抗輸入阻抗n提高輸入阻抗可降低表耗，減少測(cè)量?jī)x表對(duì)被測(cè)電提高輸入阻抗可降低表耗，減少測(cè)量?jī)x表對(duì)被測(cè)電路的影響，電子電壓表可以利用電子輸入電路提高輸入路的影響，電子電壓表可以利用電子輸入電路提高輸入阻抗。阻抗。n4.利用各種補(bǔ)償電路提高儀表的線性

5、利用各種補(bǔ)償電路提高儀表的線性第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n1. 1. 放大放大- -檢波式檢波式n 這種方式采取放大在這種方式采取放大在前，檢波在后，前，檢波在后，可以提高可以提高儀表的靈敏度，測(cè)量微弱儀表的靈敏度，測(cè)量微弱電壓電壓。但頻率范圍受放大。但頻率范圍受放大器限制，器限制，一般用于一般用于低頻電低頻電壓表。壓表。n2.2.檢波檢波- -放大式放大式n 這種方式采取檢波在這種方式采取檢波在前，放大在后，由于被測(cè)前，放大在后，由于被測(cè)電壓一開(kāi)始就轉(zhuǎn)換為直流，電壓一開(kāi)始就轉(zhuǎn)換為直流，所以頻率范圍不受放大器所以頻率范圍不受放大器

6、限制，限制，可用于測(cè)量可用于測(cè)量視頻、視頻、超高頻電壓。超高頻電壓。二、二、電電子電壓表的子電壓表的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n3.3.調(diào)制式調(diào)制式n 檢波在前的電壓表，檢波在前的電壓表，檢波后已將信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流，只檢波后已將信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流，只能使用能使用直流放大器，直流放大器，而而直流放大器的放大倍數(shù)因漂移會(huì)直流放大器的放大倍數(shù)因漂移會(huì)受到很大限制受到很大限制，為此，為此利用利用斬波器斬波器先將它轉(zhuǎn)換為低頻交流，先將它轉(zhuǎn)換為低頻交流，然后用低頻交流放大器進(jìn)行放大然后用低頻交流放大器進(jìn)行放大，放大后再通過(guò)解調(diào)恢，放大后再通

7、過(guò)解調(diào)恢復(fù)為直流，這種方式復(fù)為直流，這種方式既能采用檢波在前既能采用檢波在前，又能，又能避免使用避免使用直流放大器直流放大器。二、二、電電子電壓表的子電壓表的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n 4.4.外差式外差式n 這種方法先這種方法先通過(guò)混頻通過(guò)混頻，將被測(cè)頻率轉(zhuǎn)換為固定的，將被測(cè)頻率轉(zhuǎn)換為固定的中頻中頻，經(jīng)中頻放大后再通過(guò)檢波恢復(fù)為直流。，經(jīng)中頻放大后再通過(guò)檢波恢復(fù)為直流。既能解既能解決放大在前決放大在前頻率范圍頻率范圍受到限制的缺點(diǎn)，又能解決檢波受到限制的缺點(diǎn)，又能解決檢波在前儀表的在前儀表的靈敏度靈敏度不足的問(wèn)題不足的

8、問(wèn)題。多用于高頻和超高頻多用于高頻和超高頻的測(cè)量。的測(cè)量。返回本章首頁(yè)二、二、電電子電壓表的子電壓表的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)三、數(shù)字電壓表的結(jié)構(gòu)類(lèi)型三、數(shù)字電壓表的結(jié)構(gòu)類(lèi)型n 電子數(shù)字電壓表有以下幾種類(lèi)型電子數(shù)字電壓表有以下幾種類(lèi)型:n1、電壓電壓-時(shí)間時(shí)間變換型變換型n又又稱(chēng)稱(chēng)斜坡型斜坡型，它將不同被測(cè)電壓值，它將不同被測(cè)電壓值轉(zhuǎn)換為不同的時(shí)間間隔，用這個(gè)時(shí)間轉(zhuǎn)換為不同的時(shí)間間隔，用這個(gè)時(shí)間間隔的起止點(diǎn)，控制進(jìn)入計(jì)數(shù)器的脈間隔的起止點(diǎn)，控制進(jìn)入計(jì)數(shù)器的脈沖個(gè)數(shù)，使顯示器能顯示出不同數(shù)值。沖個(gè)數(shù)，使顯示器能顯示出不同數(shù)

9、值。第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n2、電壓電壓-頻率頻率變換型變換型n 將不同被測(cè)電壓值轉(zhuǎn)換為不同頻率的信號(hào)將不同被測(cè)電壓值轉(zhuǎn)換為不同頻率的信號(hào)，再，再轉(zhuǎn)換為同頻率的脈沖進(jìn)入計(jì)數(shù)器并顯示，所顯示的頻轉(zhuǎn)換為同頻率的脈沖進(jìn)入計(jì)數(shù)器并顯示，所顯示的頻率值就代表電壓值。率值就代表電壓值。三、數(shù)字電壓表的結(jié)構(gòu)類(lèi)型三、數(shù)字電壓表的結(jié)構(gòu)類(lèi)型第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n將將被測(cè)電壓與被測(cè)電壓與數(shù)碼開(kāi)關(guān)數(shù)碼開(kāi)關(guān)送出的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較送出的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，如果基，如果基準(zhǔn)電壓小于被測(cè)電壓

10、，則將基準(zhǔn)電壓逐次遞加，直至基準(zhǔn)準(zhǔn)電壓小于被測(cè)電壓，則將基準(zhǔn)電壓逐次遞加，直至基準(zhǔn)電壓逼近被測(cè)電壓并等于被測(cè)電壓為止，這時(shí)顯示器所顯電壓逼近被測(cè)電壓并等于被測(cè)電壓為止，這時(shí)顯示器所顯示的數(shù)碼寄存器基準(zhǔn)電壓就是被測(cè)電壓。示的數(shù)碼寄存器基準(zhǔn)電壓就是被測(cè)電壓。n 3 3、逐次逼近比較型、逐次逼近比較型三、數(shù)字電壓表的結(jié)構(gòu)類(lèi)型三、數(shù)字電壓表的結(jié)構(gòu)類(lèi)型第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 電電子電壓表的檢波電路子電壓表的檢波電路n 電子電壓表是利用電子電壓表是利用檢波電路檢波電路把被測(cè)電壓的把被測(cè)電壓的峰值峰值或或平平均值均值或或有效值轉(zhuǎn)

11、有效值轉(zhuǎn)換為直流電壓換為直流電壓，然后，然后用磁電系進(jìn)行測(cè)量用磁電系進(jìn)行測(cè)量，所以所以檢波電路是電子電壓表的核心檢波電路是電子電壓表的核心，它有以下幾種形式。，它有以下幾種形式。一、一、 峰值檢波峰值檢波n 1.開(kāi)路式峰值檢波開(kāi)路式峰值檢波 開(kāi)路式檢波電路是利用二極管將電容器充電至峰值，開(kāi)路式檢波電路是利用二極管將電容器充電至峰值，它必須滿(mǎn)足以下條件：它必須滿(mǎn)足以下條件：n RCRC T T滿(mǎn)足該條件，其指示儀表的滿(mǎn)足該條件，其指示儀表的指針偏轉(zhuǎn)角將與被測(cè)電壓峰值指針偏轉(zhuǎn)角將與被測(cè)電壓峰值成正比成正比。開(kāi)路式峰值檢波電路開(kāi)路式峰值檢波電路RCCRi RUSISMcpIRi二極管的正向電阻二極管

12、的正向電阻Ri第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué) 2.閉路式（并聯(lián)式）峰值檢波閉路式（并聯(lián)式）峰值檢波n 閉路式檢波電路如果滿(mǎn)足以下條閉路式檢波電路如果滿(mǎn)足以下條件：件：n RC n RC n 則其指示儀表指針的則其指示儀表指針的偏轉(zhuǎn)角將偏轉(zhuǎn)角將與被測(cè)電壓交流峰值成正比與被測(cè)電壓交流峰值成正比。閉路式峰值檢波電路閉路式峰值檢波電路TCRiRSRSII交流分量負(fù)向峰值或交流分量正向峰值第二節(jié)第二節(jié) 電子電壓表的檢波電路電子電壓表的檢波電路第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n 3.峰峰-

13、峰值檢波峰值檢波n 峰峰- 峰值檢波電路利用被測(cè)電壓的正半波對(duì)峰值檢波電路利用被測(cè)電壓的正半波對(duì) 充電充電充至電壓正半波的最大值為止，然后在負(fù)半波期間，被測(cè)充至電壓正半波的最大值為止，然后在負(fù)半波期間，被測(cè)電壓與電壓與 電壓串接后對(duì)電壓串接后對(duì) 充電，因此充電，因此 電壓可充至電壓可充至峰峰 - 峰值。指示儀表指針偏轉(zhuǎn)角將與被測(cè)電壓的峰峰值。指示儀表指針偏轉(zhuǎn)角將與被測(cè)電壓的峰 - 峰值峰值成正比。成正比。RUSPPI峰峰-峰值檢波電路峰值檢波電路1C1C2C2C第二節(jié)第二節(jié) 電子電壓表的檢波電路電子電壓表的檢波電路第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信

14、息工程大學(xué)n 二、平均值檢波二、平均值檢波n 1.1.半波平均值檢波半波平均值檢波特點(diǎn)：由于儀表可動(dòng)部分的特點(diǎn)：由于儀表可動(dòng)部分的慣性，指針偏轉(zhuǎn)角將正比于慣性，指針偏轉(zhuǎn)角將正比于交流電壓正半波平均值。交流電壓正半波平均值。特點(diǎn)：由于交流電壓正半特點(diǎn)：由于交流電壓正半波由二極管形成閉路，指波由二極管形成閉路，指針的偏轉(zhuǎn)角將正比于交流針的偏轉(zhuǎn)角將正比于交流電壓負(fù)半波平均值。電壓負(fù)半波平均值。cpUUScpUUS第二節(jié)第二節(jié) 電子電壓表的檢波電路電子電壓表的檢波電路第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n 2.2.全波平均值檢波全波平均值檢波 n電

15、路特點(diǎn)：正、負(fù)半波的電壓所產(chǎn)生的電流，以電路特點(diǎn)：正、負(fù)半波的電壓所產(chǎn)生的電流，以同一方向流過(guò)電流表同一方向流過(guò)電流表P P，P P的指針偏轉(zhuǎn)角的指針偏轉(zhuǎn)角 正比正比于交于交 流電壓全波平均值。（流電壓全波平均值。（全波平均值一般是指全波平均值一般是指一個(gè)周期內(nèi)，取電壓瞬時(shí)值的絕對(duì)值平均所得。一個(gè)周期內(nèi)，取電壓瞬時(shí)值的絕對(duì)值平均所得。）cpUUS第二節(jié)第二節(jié) 電子電壓表的檢波電路電子電壓表的檢波電路第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n 3.3.具有負(fù)反饋的線性平均值檢波具有負(fù)反饋的線性平均值檢波 也就是輸出電流平均值，與輸入電壓平均也就是

16、輸出電流平均值，與輸入電壓平均值成線性的正比關(guān)系。值成線性的正比關(guān)系。2222 11 1 RUIRuRuRuiuuKKuK，icpocpiofoiio 換成平均值換成平均值即即當(dāng)開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)足夠大當(dāng)開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)足夠大bb bb bb2021212 RuiiRRR，iR，iR，。ffofbb b可求得可求得的輸出電流的輸出電流并等于通過(guò)并等于通過(guò)的電流為的電流為電阻電阻通過(guò)反饋通過(guò)反饋設(shè)反饋系數(shù)為設(shè)反饋系數(shù)為如圖所示如圖所示負(fù)反饋線性放大器電路負(fù)反饋線性放大器電路成成與均值檢波電路組與均值檢波電路組波由負(fù)反饋線性放大器波由負(fù)反饋線性放大器負(fù)反饋的線性平均值檢負(fù)反饋的線性平均值檢第七章第七章 電子

17、電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n 負(fù)反饋的線性平均值檢波電路連接負(fù)反饋的線性平均值檢波電路連接n 在線性放大器的基礎(chǔ)上將在線性放大器的基礎(chǔ)上將 換成接有指示儀表的全波換成接有指示儀表的全波均值檢波，即組成具有負(fù)反饋的線性平均值檢波電路。均值檢波，即組成具有負(fù)反饋的線性平均值檢波電路。在該電路中通過(guò)指示儀表的電流等于輸出電流的一半，在該電路中通過(guò)指示儀表的電流等于輸出電流的一半，若將它化為平均值?？傻萌魧⑺癁槠骄??？傻?R 可見(jiàn)，若開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)足夠大，反饋電阻又比較準(zhǔn)確，可見(jiàn)，若開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)足夠大，反饋電阻又比較準(zhǔn)確，輸出到指示儀表的電流將正比于輸入

18、電壓。輸出到指示儀表的電流將正比于輸入電壓。229 . 05 . 05 . 05 . 0RUIRUIIiCicpocpccp*換成電流有效值換成電流有效值第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n 三、有效值檢波三、有效值檢波n 真正的有效值檢波，真正的有效值檢波，需要采用能直接反映有效值的傳需要采用能直接反映有效值的傳感器感器，例如熱電偶等，才能用來(lái)測(cè)量任意波形的有效值。，例如熱電偶等，才能用來(lái)測(cè)量任意波形的有效值。而利用正弦波有效值與平均值或峰值的關(guān)系，按有效值刻而利用正弦波有效值與平均值或峰值的關(guān)系，按有效值刻度的度的平均值或峰值電壓表，

19、只能用于測(cè)量正弦波。平均值或峰值電壓表，只能用于測(cè)量正弦波。返回本章首頁(yè)返回本章首頁(yè)第二節(jié)第二節(jié) 電子電壓表的檢波電路電子電壓表的檢波電路第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)第三節(jié) 模擬式電子電壓表實(shí)例n 一、JFX晶體管萬(wàn)用表的組成nJFX晶體管萬(wàn)用表由晶體管萬(wàn)用表由10mV直流電壓表單元、直流電壓表單元、10mV交交流電壓表單元、振蕩器單元、量程轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和用途選擇流電壓表單元、振蕩器單元、量程轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和用途選擇按鍵等部分組成。按鍵等部分組成。 用途選擇按鍵用途選擇按鍵R鍵：鍵：用于測(cè)量電阻，用于測(cè)量電阻，帶動(dòng)內(nèi)部三開(kāi)關(guān)帶動(dòng)內(nèi)部三開(kāi)關(guān)1.

20、將指示將指示電表正接；電表正接；2.將電阻測(cè)量將電阻測(cè)量電路接入電源；電路接入電源；3.接通電接通電壓表單元電源。壓表單元電源。LC鍵：鍵：用于測(cè)量電感或用于測(cè)量電感或電容，帶動(dòng)內(nèi)部三個(gè)開(kāi)關(guān)電容，帶動(dòng)內(nèi)部三個(gè)開(kāi)關(guān)1.將指示電表接檢波器；將指示電表接檢波器；2.將將振蕩器輸出接入；振蕩器輸出接入；3.接通放接通放大器電源。大器電源。停機(jī)：停機(jī)：用于關(guān)機(jī)，帶用于關(guān)機(jī)，帶動(dòng)內(nèi)部三個(gè)開(kāi)關(guān)作用是動(dòng)內(nèi)部三個(gè)開(kāi)關(guān)作用是1.(空空)；2.(空空)；3.斷開(kāi)放斷開(kāi)放大器電源。大器電源。量程轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)量程轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān):共共23 檔，檔，其作用是通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電其作用是通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為路將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為10mV

21、直直流電壓或流電壓或10mV交流電壓，交流電壓，然后由電壓表單元進(jìn)行測(cè)然后由電壓表單元進(jìn)行測(cè)量。量。晶體管測(cè)量鍵晶體管測(cè)量鍵HFE 用于用于測(cè)量晶體管放大倍數(shù)，帶測(cè)量晶體管放大倍數(shù)，帶動(dòng)內(nèi)部三開(kāi)關(guān)動(dòng)內(nèi)部三開(kāi)關(guān)1.使用負(fù)電使用負(fù)電壓將指示電表反接壓將指示電表反接2.(空空)3.接通電壓表單元電源接通電壓表單元電源第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n2.JFX2.JFX晶體管萬(wàn)用表電路晶體管萬(wàn)用表電路第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n 3. 10mV直流電壓表單元直流電壓表單元n 10

22、mV直流電壓表單元是整個(gè)萬(wàn)用表的基礎(chǔ)，由直流電壓表單元是整個(gè)萬(wàn)用表的基礎(chǔ)，由場(chǎng)效應(yīng)晶體管作前置放大，與運(yùn)算放大器場(chǎng)效應(yīng)晶體管作前置放大，與運(yùn)算放大器BG305組成負(fù)組成負(fù)反饋放大器，開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)可達(dá)反饋放大器，開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)可達(dá)5萬(wàn)倍以上，因此按以上萬(wàn)倍以上，因此按以上證明證明,輸入電壓近似等于反饋電壓。輸入電壓近似等于反饋電壓。場(chǎng)效應(yīng)管前級(jí)場(chǎng)效應(yīng)管前級(jí)+運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器mV10 mV10 100 A100 0FCCFCFCFFiiRIU。RIRIUUUU的電壓表即可組成滿(mǎn)度值為選取反饋電阻為若電流表的滿(mǎn)度電流為第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信

23、息工程大學(xué)n n 以以 10mV 直流電壓表單元為基礎(chǔ)，加上均值檢波電路。直流電壓表單元為基礎(chǔ)，加上均值檢波電路。即可組成即可組成 10mV 交流電壓表。但電路中通過(guò)檢波二極管的交流電壓表。但電路中通過(guò)檢波二極管的電流只有一半，按第二節(jié)有負(fù)反饋的線性平均值檢波實(shí)際電流只有一半，按第二節(jié)有負(fù)反饋的線性平均值檢波實(shí)際電路計(jì)算公式，通過(guò)指示電表的電流為電路計(jì)算公式，通過(guò)指示電表的電流為。10mV,100 A 100 45. 05 . 09 . 0 , 45. 0 5 . 09 . 0 電壓滿(mǎn)度為時(shí)反饋電阻為當(dāng)表頭電流為代入倍的電阻為直流電壓表單元反饋若取交流電壓表單元的FiFiCPFiCPRURUI

24、RUI4. 10mV交流電壓表單元交流電壓表單元第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n 振蕩器單元輸出振蕩器單元輸出1120Hz的低頻信號(hào)，作為測(cè)量電的低頻信號(hào)，作為測(cè)量電感、電容的交流信號(hào)源。感、電容的交流信號(hào)源。返回本章首頁(yè) 5. 振蕩器單元振蕩器單元第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n二、 JB-1B晶體管電壓表nJB-1B型電壓表的頻率范圍型電壓表的頻率范圍2Hz 500kHz，最小量，最小量程程50V。電源部分電源部分全波均全波均值檢波值檢波主放大器主放大器前置放大前置放大第

25、二級(jí)衰減電阻第二級(jí)衰減電阻第一級(jí)衰第一級(jí)衰減電阻減電阻第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n三、HFJ-8超高頻毫伏計(jì)n 采用檢波在前的方式，以提高頻率特性，頻率范圍采用檢波在前的方式，以提高頻率特性，頻率范圍為為5kHz 300MHz，通過(guò)斬波器將檢波后直流，轉(zhuǎn)換為，通過(guò)斬波器將檢波后直流，轉(zhuǎn)換為交流，避免使用直流放大器，量程范圍可達(dá)交流，避免使用直流放大器，量程范圍可達(dá)3mV 300V。HFJ-8超高頻毫伏計(jì)方框圖超高頻毫伏計(jì)方框圖返回本章首頁(yè)第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)第四

26、節(jié)第四節(jié) 電電子電壓表的使用子電壓表的使用n 使用電子電壓表應(yīng)注意以下幾點(diǎn)使用電子電壓表應(yīng)注意以下幾點(diǎn): :n 一、一、按峰值刻度的按峰值刻度的開(kāi)路開(kāi)路峰值檢波電壓表峰值檢波電壓表，讀數(shù)與波形，讀數(shù)與波形無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。n 二、二、按峰值刻度的按峰值刻度的閉路閉路峰值檢波電壓表峰值檢波電壓表，讀數(shù)與波形，讀數(shù)與波形是否有直流分量有關(guān)，是否有直流分量有關(guān)，讀出的是交流分量峰值讀出的是交流分量峰值。n 三、三、按峰按峰-峰值刻度的峰值刻度的閉路閉路峰值檢波電壓表峰值檢波電壓表，讀數(shù)與讀數(shù)與波形以及是否有直流分量無(wú)關(guān)。波形以及是否有直流分量無(wú)關(guān)。n 四、四、按有效值刻度的各種類(lèi)型電壓表按有效值刻度的各種

27、類(lèi)型電壓表，只適用于測(cè)量只適用于測(cè)量正弦波有效值正弦波有效值，如果被測(cè)電壓不是正弦波或含有直流分量，如果被測(cè)電壓不是正弦波或含有直流分量，首先要按檢波電路型式，從讀數(shù)求得驅(qū)動(dòng)電壓值。然后按首先要按檢波電路型式，從讀數(shù)求得驅(qū)動(dòng)電壓值。然后按照被測(cè)電壓波形，求得驅(qū)動(dòng)電壓值與有效值關(guān)系，將驅(qū)動(dòng)照被測(cè)電壓波形，求得驅(qū)動(dòng)電壓值與有效值關(guān)系，將驅(qū)動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換為真正的有效值。（使用有效值傳感器的電壓表電壓轉(zhuǎn)換為真正的有效值。（使用有效值傳感器的電壓表除外）除外）返回本章首頁(yè)第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)第五節(jié)第五節(jié) 數(shù)字電壓表實(shí)例數(shù)字電壓表實(shí)例n一、

28、CL系列數(shù)字式交流電壓表基本結(jié)構(gòu) n 整個(gè)電路是由輸入通道、時(shí)鐘電路、整個(gè)電路是由輸入通道、時(shí)鐘電路、A/D轉(zhuǎn)換、驅(qū)動(dòng)顯示四大部分組成轉(zhuǎn)換、驅(qū)動(dòng)顯示四大部分組成 第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)nCL系列數(shù)字式交流電壓表電路圖系列數(shù)字式交流電壓表電路圖第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n 二、二、CL系列數(shù)字式交流電壓表的輸入通道系列數(shù)字式交流電壓表的輸入通道 。R1、R2、R3、R5、C1組成取樣電路，組成取樣電路，被測(cè)電壓轉(zhuǎn)換為小電壓，送被測(cè)電壓轉(zhuǎn)換為小電壓，送IC1檢波并檢波

29、并放大，放大，三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源芯片三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源芯片IC6、IC7 (TL431)使使2、3兩點(diǎn)產(chǎn)生較穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓，若有波動(dòng)通過(guò)兩點(diǎn)產(chǎn)生較穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓，若有波動(dòng)通過(guò)IC6分流，改變分流，改變R21、R23上的壓降，保證輸出不變，上的壓降，保證輸出不變，零點(diǎn)穩(wěn)定。零點(diǎn)穩(wěn)定。 RP1作為調(diào)零。當(dāng)輸入為零時(shí)，調(diào)節(jié)作為調(diào)零。當(dāng)輸入為零時(shí)，調(diào)節(jié)RP1使顯示為使顯示為0。IC1B組成直流放大器，組成直流放大器，RP2為為調(diào)節(jié)滿(mǎn)度電位器。從輸入端加調(diào)節(jié)滿(mǎn)度電位器。從輸入端加入入100V電壓，調(diào)節(jié)電壓，調(diào)節(jié)RP2使顯示使顯示100.0IC1A、VD1、VD2組成具組成具有負(fù)反饋的有負(fù)反饋的檢波電路檢

30、波電路第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n三、三、A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換芯片ICL7135n圖中包括由運(yùn)放單元組成的緩沖器、積分器、比較器圖中包括由運(yùn)放單元組成的緩沖器、積分器、比較器以及四組模擬開(kāi)關(guān)，在外圍（虛線之外）接有基準(zhǔn)電以及四組模擬開(kāi)關(guān)，在外圍（虛線之外）接有基準(zhǔn)電容、積分電容、積分電阻和自動(dòng)調(diào)零補(bǔ)償電容。容、積分電容、積分電阻和自動(dòng)調(diào)零補(bǔ)償電容。 第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué) A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換芯片ICL7135的工作過(guò)程的工作過(guò)程n n 第一階段：自動(dòng)調(diào)零階段第一階段

31、：自動(dòng)調(diào)零階段n 上電時(shí)內(nèi)部控制邏輯令所有帶上電時(shí)內(nèi)部控制邏輯令所有帶AZ下標(biāo)的開(kāi)關(guān)下標(biāo)的開(kāi)關(guān)閉合閉合,其余斷開(kāi)，輸入端其余斷開(kāi)，輸入端IN+、IN-亦開(kāi)斷，這亦開(kāi)斷，這時(shí)無(wú)外部電壓輸入，若輸出端出現(xiàn)不為零的電時(shí)無(wú)外部電壓輸入，若輸出端出現(xiàn)不為零的電壓，說(shuō)明電路失調(diào)，所出現(xiàn)電壓就稱(chēng)為失調(diào)電壓，說(shuō)明電路失調(diào)，所出現(xiàn)電壓就稱(chēng)為失調(diào)電壓。利用失調(diào)電壓對(duì)自動(dòng)調(diào)零補(bǔ)償電容壓。利用失調(diào)電壓對(duì)自動(dòng)調(diào)零補(bǔ)償電容 充充電，測(cè)量時(shí)利用調(diào)零電容上的電壓與外部被測(cè)電，測(cè)量時(shí)利用調(diào)零電容上的電壓與外部被測(cè)電壓相抵消，以補(bǔ)償測(cè)量時(shí)電路失調(diào)造成的誤電壓相抵消，以補(bǔ)償測(cè)量時(shí)電路失調(diào)造成的誤差。差。n 第一階段基準(zhǔn)電壓源還通過(guò)

32、模擬開(kāi)關(guān)向第一階段基準(zhǔn)電壓源還通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)向 充電，充到等于充電，充到等于 為止，以供第三階段使用。為止，以供第三階段使用。 AZCREFCREFU第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)第二階段：正向積分階段或稱(chēng)為取樣階段第二階段：正向積分階段或稱(chēng)為取樣階段n 在取樣階段，由控制器發(fā)出的取樣命令，在取樣階段，由控制器發(fā)出的取樣命令，讓所有帶讓所有帶INT下標(biāo)的開(kāi)關(guān)閉合，其余斷開(kāi)。下標(biāo)的開(kāi)關(guān)閉合，其余斷開(kāi)。 被測(cè)電壓通過(guò)緩沖器、積分電阻對(duì)積分電容被測(cè)電壓通過(guò)緩沖器、積分電阻對(duì)積分電容進(jìn)行充電，經(jīng)一定時(shí)間間隔后斷開(kāi)，這時(shí)積進(jìn)行充電，經(jīng)一定時(shí)間間隔

33、后斷開(kāi)，這時(shí)積分電容上所充的電壓為分電容上所充的電壓為 011010110000 , 11TTTCRUCRTdtuCRUINTINTxcpTINTINTxINTINT為充電時(shí)間一般積分電阻為積分電容式中第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n第三階段：反向放電階段第三階段：反向放電階段。DA，T，TTUUTTUUCRTUCRTSSTxcpREFxcpREFINTINTxcpINTINTDEINT轉(zhuǎn)換即完成控制計(jì)數(shù)脈沖利用的脈沖時(shí)間間隔為時(shí)間間隔在即成正比電壓可求得放電時(shí)間與被測(cè)結(jié)束時(shí)放電壓阻積分積分階段入所有的斷開(kāi)后時(shí)間/，比 較比較器將輸出

34、 , 0 dtU CR1U U可寫(xiě)成0U積分電容兩端電壓 ，放 電源向基準(zhǔn) 電電 通過(guò) 電容，放電閉合，進(jìn) ， ，控制器令所有 10000的充 電 經(jīng)過(guò) 2221221T0REFINTINT01020202第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n第四階段：零積分階段第四階段：零積分階段 n 如果超量程，經(jīng)過(guò)以上三個(gè)階段之后，如果超量程，經(jīng)過(guò)以上三個(gè)階段之后，積分電容上電壓可能尚未回零，為保證積積分電容上電壓可能尚未回零，為保證積分電容的快速回零，控制器令分電容的快速回零，控制器令 將將IN-與與COM短接，短接，IN+與輸出端短接保證積與輸出

35、端短接保證積分電路迅速回零。分電路迅速回零。ZIS自動(dòng)調(diào)零自動(dòng)調(diào)零積分電容正向充電積分電容正向充電積分電容反向放電積分電容反向放電零積分保證積分電容回零零積分保證積分電容回零將模擬電壓轉(zhuǎn)換將模擬電壓轉(zhuǎn)換為時(shí)間間隔為時(shí)間間隔第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n 四、時(shí)鐘電路n ICL7135型轉(zhuǎn)換芯片需要外接時(shí)鐘信號(hào)，選用型轉(zhuǎn)換芯片需要外接時(shí)鐘信號(hào)，選用74HC4060（IC3）作為時(shí)鐘振蕩器，振蕩器部分通）作為時(shí)鐘振蕩器，振蕩器部分通過(guò)外接過(guò)外接4MHz的晶振，產(chǎn)生的晶振，產(chǎn)生4MHz的時(shí)鐘脈沖，經(jīng)的時(shí)鐘脈沖，經(jīng)64分頻，從分頻，從IC3

36、的的Q6接到接到A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換芯片ICL7135的引腳的引腳CLK。 第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n 五、顯示電路 n 電壓表選用四位數(shù)碼管電壓表選用四位數(shù)碼管,分分別顯示個(gè)、十、百和千位。另別顯示個(gè)、十、百和千位。另一單位的數(shù)碼管顯示萬(wàn)位。采一單位的數(shù)碼管顯示萬(wàn)位。采用動(dòng)態(tài)顯示方式，由用動(dòng)態(tài)顯示方式，由ICL7135的的B1、B2、B3、B4四引腳輸出被測(cè)電壓的四引腳輸出被測(cè)電壓的BCD碼。經(jīng)碼。經(jīng)CD4543譯碼后接譯碼后接數(shù)碼管。數(shù)碼管。n 其中萬(wàn)位只需顯示數(shù)碼其中萬(wàn)位只需顯示數(shù)碼1或符號(hào)，所以只接數(shù)碼管的或符號(hào)，所以只接

37、數(shù)碼管的b、c兩個(gè)引腳。兩個(gè)引腳。n n 從從D1、D2、D3、D4、D5依次輸出位碼。當(dāng)依次輸出位碼。當(dāng)D1=1時(shí)，時(shí)，BCD碼對(duì)應(yīng)于個(gè)位。碼對(duì)應(yīng)于個(gè)位。D2=1時(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)于十位，以此類(lèi)推。對(duì)應(yīng)于十位，以此類(lèi)推。n考慮到公共端的電流較大，所考慮到公共端的電流較大，所以用達(dá)林頓晶體管陣列以用達(dá)林頓晶體管陣列ULN2003作為公共端的驅(qū)動(dòng)作為公共端的驅(qū)動(dòng)第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)第六節(jié)第六節(jié) 數(shù)字?jǐn)?shù)字萬(wàn)用萬(wàn)用表實(shí)例表實(shí)例n數(shù)字電壓表有各種類(lèi)型，數(shù)字萬(wàn)用表則是一種集成化的數(shù)字電壓表，它的數(shù)字電壓表有各種類(lèi)型，數(shù)字萬(wàn)用表則是一種集成化的數(shù)

38、字電壓表，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單又具備數(shù)字電壓表的基本功能，故以它為實(shí)例作簡(jiǎn)要介紹。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單又具備數(shù)字電壓表的基本功能，故以它為實(shí)例作簡(jiǎn)要介紹。n一、數(shù)字萬(wàn)用表的性能指標(biāo)一、數(shù)字萬(wàn)用表的性能指標(biāo)n一般的數(shù)字萬(wàn)用表其性能指標(biāo)有：一般的數(shù)字萬(wàn)用表其性能指標(biāo)有：n1.準(zhǔn)確度：準(zhǔn)確度：置于直流電壓檔，可達(dá)置于直流電壓檔，可達(dá) 0.5% 1字字 其他檔位其他檔位略低略低n2.工作頻率：工作頻率：一般不超過(guò)一般不超過(guò)1kHz。n3.測(cè)量范圍：測(cè)量范圍：可測(cè)量電壓、電流、頻率和電路參數(shù)可測(cè)量電壓、電流、頻率和電路參數(shù)R、L、C。n4.分辨力：分辨力：可顯示的最小數(shù)字與最大數(shù)字比為可顯示的最小數(shù)字與最大數(shù)字比為0.5%

39、。n5.測(cè)量速度：測(cè)量速度：每秒每秒2 5次。次。n6.輸入阻抗：輸入阻抗：輸入電阻輸入電阻10M，電容，電容150pF。n7.保護(hù)：保護(hù)：一般都有過(guò)載與過(guò)電壓保護(hù)。一般都有過(guò)載與過(guò)電壓保護(hù)。n8.顯示位數(shù)：顯示位數(shù)：有有3 、4 等幾種，整數(shù)部分表示能顯示等幾種，整數(shù)部分表示能顯示0 9的位數(shù)，的位數(shù)，分?jǐn)?shù)部分表示最高位性能分?jǐn)?shù)部分表示最高位性能，分子表示最高位所能顯，分子表示最高位所能顯示的最大數(shù)值，分母表示滿(mǎn)程時(shí)所表示的數(shù)值。示的最大數(shù)值，分母表示滿(mǎn)程時(shí)所表示的數(shù)值。第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n 二、數(shù)字萬(wàn)用表的二、數(shù)字萬(wàn)用

40、表的A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器n 數(shù)字萬(wàn)用表中通常使用雙積分式的數(shù)字萬(wàn)用表中通常使用雙積分式的A/DA/D轉(zhuǎn)換器，這種轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，這種轉(zhuǎn)換器接通時(shí)，被測(cè)電壓對(duì)積分電容充電，充電后積分電容換器接通時(shí)，被測(cè)電壓對(duì)積分電容充電，充電后積分電容向參考電壓放電，積分電容放電時(shí)間與被測(cè)電壓成正比，向參考電壓放電，積分電容放電時(shí)間與被測(cè)電壓成正比，即即 xcpREFUUTT12在放電期間，比較器輸出一個(gè)寬度等于放電時(shí)間的負(fù)脈沖，在放電期間，比較器輸出一個(gè)寬度等于放電時(shí)間的負(fù)脈沖，它的下降沿打開(kāi)閘門(mén)對(duì)時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，上升沿關(guān)閉閘門(mén)。它的下降沿打開(kāi)閘門(mén)對(duì)時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，上升沿關(guān)閉閘門(mén)。所計(jì)的數(shù)就是被測(cè)電壓值。所以這種轉(zhuǎn)換器屬于所計(jì)的數(shù)就是被測(cè)電壓值。所以這種轉(zhuǎn)換器屬于電壓時(shí)間型電壓時(shí)間型。第七章第七章 電子電壓表電子電壓表電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)n三、A/D