第3章 电流、电压与功率测量幻灯片.pptVIP

图3.27 ACV/DCV变换原理 2) 测试转换电路 图3.27为美国FLUKE公司8520A型数字万用表的ACV/DCV转换器原理。 图3.28 R/V变换原理电路 图3.28是一种测量电阻用变换电路。 图中+10 V和+9 V电压由高稳定度直流电压源提供，+10 V电压经过电阻R1、R2、R3加到运算放大器A的反相输入端。由于运算放大器的反相端应该与同相端具有相等的电位（即为+9 V），因此R1 、 R2、R3上的压降为10-9=1 V，流过其中的电流为 I经过场效应管V流入电阻Rx，在其上产生压降Ux， Ux的值由数字万用表测出，因此 3.6.5 数字万用表的使用与误差估计 从组成结构可以分析出，数字万用表的误差主要有以下几方面：  (1) 输入误差。  (2) 转换电路的误差。 (3) 量化误差。 (4) 干扰误差。以电压测量 思考题3 1. 为了测量图3.29中的电流I1和电压U2，应如何连接电流表和电压表？ 图3.29 题1图 2. 已知一个10 μA电流表头的内阻为100 Ω，设计用该表头和分流电阻构成一个三量程电流表： 0~1 mA、0~10 mA、1~100 mA。 3. 在题2的基础上设计一个三量程电压表： 0~1 V、0~10 V、0~100 V。 4. 已知正弦电压为e(t) =100 cosωt，那么该电压的峰值、有效值和平均值各为多少？ 5. 在有直流电平的情况下，被测信号的交流部分应如何测量？ 6. 如果将12 V直流电压加入全波整流式交流仪表，那么仪表读数是多少？ 7. 为什么测量与交流信号在电阻中所产生的热成正比的直流电压的仪表具有非线性的分度？ 8. 计算图3.30所示电路中各元件消耗的功率和电源消耗的功率。 图3.30 题8图 9. 对于一确定系统，U=100 V，I=5 A，cosθ=0.8，计算PA，PT和PR。 图3.12 测量原理 （a） 峰值检波电路；（b） 平均值检波器； （c） 热电偶式变换电路 以峰值电压表为例，其显示值是将峰值检波器检测到的电压值除以波峰因数KP得到的，若显示读数为α，则 （3-8） 例3.1 用一峰值电压表去测量一个方波电压，读数为10 V，问该方波电压的有效值是多少？  解 峰值检波器的输出为被测信号的最大幅度，由仪表的刻度关系知，被测方波的幅度为 。由于方波的有效值与峰值相当，故方波的有效值为14.1 V。 而对于有效值转换器，其特性符合如下公式： 由于不同频率的谐波的乘积在（0，T）上积分为0，公式可以简化为  （3-9） （3-10） 2) 交流电压的数字化测量 3.4.3 交流模拟电压表 1. 放大检波式电压表 放大检波式电压表的工作原理如图3.13（a）所示，各个组成单元的基本特性如下： 1） 阻抗变换器 阻抗变换器的作用是对外（输入）呈现高阻抗，对内（输出）呈现低阻抗，典型的电路如图3.13（b）所示。其中，V1是高频场效应管，输入电阻极大，输入电容小于2 pF； V2为高频晶体三极管，输出电阻为R4，一般为100 Ω，该电路传输衰减系数较小，且能驱动75 Ω电缆。  2） 衰减器 衰减器的作用是在测量大信号时对输入信号进行衰减以扩大测量量程。衰减器亦要求有宽带的特性，在高频时要考虑电路与元件的分布电容效应，采用复合阻容结构，典型的衰减器如图3.13（c）所示。当R1C1=R2C2时，衰减比与频率无关。 3） 宽带放大器 宽带放大器一般选用宽带线性集成放大器，如LM733，可工作在直流到50 MHz的频率范围。 4） 检波器 常用的检波器有峰值检波器和倍压检波器，如图3.13 （d） 所示。 图3.13 放大检波式模拟电压表原理框图 （a） 放大检波式电压表组成原理； （b） 阻抗变换器； （c） 衰减器； (d) 检波器 2. 检波-放大式电压表 检波-放大式电压表直接对被测电压信号进行检波，然后对转化成的直流信号进行处理并显示，具有结构简单，输入阻抗高，适用于高频测量的特点。缺点是起始测量信号较大，一般为几十毫伏，非线性误差亦大。其工作原理如图3.14所示。