《电子测量技术基础》(张永瑞第三版)第7章电压测量.pptVIP

　　　　　7.1 电压测量概述7.1.1 电压测量的重要性　　电压是一个基本物理量，是集总电路中表征电信号能量的三个基本参数(电压、电流、功率)之一。电压测量是电子测量中的基本内容。 7.1.2 电压测量的特点　　(1) 测量频率范围广。　　(2) 测量幅度范围宽。　　(3) 测量信号波形多样。　　(4) 对被测电路的输出阻抗变化适应性较好。　　(5) 测量精度不高。　　(6) 易受外界干扰。 图7.1-1 电压表测量电压及其等效电路 7.1.3 电压测量仪器的分类　　1. 按显示方式分类　　电压测量仪器主要指各类电压表。在一般工频(50 Hz)和要求不高的低频(低于几十千赫兹)测量时，可使用一般万用表电压挡，其他情况大都使用电子电压表。按显示方式不同，电子电压表分为模拟式电子电压表和数字式电子电压表。前者以模拟式电表显示测量结果，后者用数字显示器显示测量结果。 　　2. 模拟式电压表分类　　(1) 按测量功能分类： 　　(2) 按工作频段分类： 　　(3) 按测量电压量级分类： 　　(4) 按电压测量准确度等级分类： 　　(5) 按刻度特性分类： 　　3. 数字式电压表分类　　数字式电压表目前尚无统一的分类标准。一般按测量功能分为直流数字电压表和交流数字电压表。交流数字电压表按其AC/DC变换原理分为峰值交流数字电压表、平均值交流数字电压表和有效值交流数字电压表。　　数字式电压表的技术指标较多，包括准确度、基本误差、工作误差、分辨力、读数稳定度、输入阻抗、输入零电流、带宽、串模干扰抑制比(SMR)、共模干扰抑制比(CMR)、波峰因数等30项指标。 7.2 模拟式直流电压测量7.2.1 动圈式电压表　　图7.2-1是动圈式电压表示意图。图中，虚线框内为一直流动圈式高灵敏度电流表，内阻为Re，满偏电流(或满度电流)为Im，若作为直流电压表，则满度电压为　　　　　　　　　　Um=Re·Im　　　　　　　　　　　 (7.2-1) 　　例如满偏电流为50 μA，电流表内阻为20 kΩ，则满偏电压为1 V。为了扩大量程，通常串接若干个倍压电阻，如图7.2-1中的R1、R2、R3。这样除了不串接倍压电阻的最小电压量程U0外，又增加了U1、U2、U3三个电压量程，不难计算出三个倍压电阻的阻值分别为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (7.2-2) 图7.2-1 直流电压表电路 　　【例7.2-1】 在图7.2-2中，虚线框内表示高输出电阻的被测电路，电压表　　的“Ω/V”数为20 kΩ/V，分别用5 V量程和25 V量程测量端电压Ux，分析电压表输入电阻的影响并用公式计算来消除负载效应对测量结果的影响。 图7.2-2 测量高输出电阻电路的直流电压 　　解：如果是理想情况，则电压表内阻RV应为无穷大，此时电压表示值Ux与被测电压实际值E0相等，即　　　　　　　　　Ux=E0=5 V　　当电压表输入电阻为RV时，电压表测得值为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (7.2-3) 　　相对误差为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (7.2-4) 将有关数据值代入式(7.2-3)和式(7.2-4)，可得：　　5 V电压挡： 　　25 V电压挡： 　　由此不难看出，电压表输入电阻尤其是低电压挡时输入电阻对测量结果的影响还是相当严重的。　　根据式(7.2-3)我们可以推导出消除负载效应影响的计算公式，进而计算出待测电压的近似值：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (7.2-5) 　　同理可得：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (7.2-6)因此 解出 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (7.2-7)式中： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (7.2-8) 　　因此，如果用内阻不同的两只电压表，或者同一电压表的不同电压挡(此时k=RV2/RV1，即等于电压量程之比)，则根据式(7.2-7)和式(7.2-8)即可由两次测得值得到近似的实际值E0。例如将本题中有关数据代入式(7.2-7)，可得待测电压近似值为 7.2.2 电子电压表　　1. 电子电压表的原理　　电子电压表中，通常使用高输入阻抗的场效应管(FET)源极跟随器或真空三极管阴极跟随器以提高电压表输入阻抗，后接放大器以提高电压表灵敏度。当需要测量高直流电压时，输入端接入分压电路。分压电路的接入将使输入电阻有所降低，但只要分压电阻取值较大，仍然可以使输入电阻较动圈式电压表的内阻大得多。图7.2-3是这种电子电压表的示意图。 图7.2-3 电子电压表框图