电子测量仪器-第5章 电压测量仪器.pptVIP

5.1 概 述  5.1.1 电压测量的特点 5.1.2 电压测量仪器的分类  5.1.3 交流电压的基本参数  5.2 数字电压表  5.2.1 A/D变换器 5.2.2 显示电路 5.2.3 DT-890型数字电压表  5.3 模拟式电子电压表 5.3.1 放大—检波式电子电压表 5.3.2 检波—放大式电子电压表  5.3.3 外差式电子电压表 5.3.4 热电耦变换式电子电压表 5.3.5 模拟电子电压表的使用 本章要点 · 理解对电压测量的基本要求及电压测量仪器的分类 · 掌握以正弦有效值定度的三种变换器电路的电压表对各种 波形的电压有效值、平均值和峰值的测量 · 掌握数字电压表的原理框图，了解其基本工作原理和主要工作特性 本章难点 · 电压信号的特点、交流电压信号的表征形式和表征量值的相互转换 · 模拟电子电压表的构成和工作原理 · 数字电压表的原理框图及工作原理 5.1 概 述 电压、电流、功率是表征电信号能量大小的三个基本参量。在集总参数电路里，考虑到操作的安全性、方便性、准确性以及过载能力等因素，测量的主要参量是电压，所以电压测量是最基本的。电压和电流由欧姆定律联系在一起，它们是一个现象的两个侧面。在电子技术中，除直流电流外，几乎都是测量电压而不去测量电流。此外，包括测量仪器在内的电子设备，它们许多工作特性（如调幅度、非线性失真系数、品质因数、幅频特性等）均可视为电压的派生量。可见，电压测量技术是电子测量中最基本和最重要的内容之一。 5.1.1 电压测量的特点 在电子技术领域中所要测量的电压实际上就是各种各样的电信号，这些电信号具有频率范围宽、幅度范围大、波形复杂、含有噪声干扰等特点，正是这些特点要求我们的电压测量具有以下特点。 1.频率范围宽 2.电压范围广 3.输入阻抗高 4.被测电压波形的多样化 5.测量精度高 5.1.2 电压测量仪器的分类 就电压测量的一般原理来说，分为变换原理、比较原理、取样原理（严格来说取样原理也属于变换原理）三种，其中变换原理使用最广泛。就电压表的显示形式来说，可分为模拟电压表和数字电压表两大类。 常用的电压测量仪器有模拟式电压表、电子电压表和数字式电压表三种类型的测量仪器。 1.模拟式电压表 2.电子电压表 3.数字式电压表 5.1.3 交流电压的基本参数 交流电压的峰值、平均值和有效值是交流电压的基本参数，一个交流电压的幅度特性可用峰值、有效值和平均值基本参数以及与基本参数相关的波形因数KF，波峰因数KP等参数来表征。 1.峰值 2.平均值 3.有效值 4.三者之间的关系 为了表征同一信号的峰值、平均值和有效值之间的关系，我们引入波形因数KF和波峰因数Kp。 (1)波形因数KF 波形因数KF是该电压的有效值与其平均值之比，即 (2)波峰因数KP 波峰因数KP是该电压的峰值与其有效值之比，即 表5.1列出几种典型的交流电压的波形参数。 5.2 数字电压表 数字电压表（DVM）在如今已成为极其精确、灵活多用并价格正在下降的电子仪器。此外，DVM能很好的与其他数字仪器相连接，已成为自动化测量系统发展中最重要的环节。 数字电压表是利用模/数（A/D）转换器，将模拟的被测电压量转换成数字量，然后利用十进制数字显示方式显示被测数值的电压表。现代的数字表已由过去的单一功能的直流数字电压表发展到能测量交直流电压、交直流电流和电阻的多种功能的数字万用表（DMM），但DMM最基本的功能仍是直流电压的测量。 用DVM对交直流电压、交直流电流和电阻的测量都是先将它们变换成直流电压，再用DVM进行电压测量。 数字万用表的框图如图5.2。 5.2.1 A/D变换器 1.A/D变换器主要类型 电压的数字化测量的核心是模数（A/D）转换，而各类数字电压表的区别主要是以A/D转换方式而加以区分的。A/D转换包括对模拟量的采样，再将采样值进行整量化处理，最后通过编码等实现转换过程。按其基本工作原理主要分为比较型和积分型两大类。每一大类又可细分，现说明如下 : （1）比较型 （2）积分型 ① 斜坡式A/D变换器 ② 双积分式A/D变换器 2. A/D变换器基本工作原理 （1）逐次逼近比较式A/D变换器工作基本原理 逐次逼近比较式A/D变换器电路组成框图如图5.3,由图可以看出这是一种反馈比较式A/D转换器。它由电压比较器、D/A转换器、逐次逼近寄存器（SAR）、逻辑控制电路和输出缓冲器等部分组成。反馈支路主要包括一个D/A转换器，其作用是将输出的数字化电压反馈至被测电压进行