【正文】 0 0 μ F1 0 0 μ F2 0 μ F1 K 1 K1 M1 5 K2 A P 1 0X 24 . 7 K4 . 7 K4 . 7 K+ 1 2 v步 進分 壓器AF E T阻抗變換器均 值 檢 波寬 帶 放 大 器R w 1R w 2T 1T 2 圖 53 DA16型均值電壓表的原理電路 電子測量原理 第 18頁 由于驅(qū)動微安表的電流 I正比于被測電壓平均值，同時 正弦電壓有效值具有普遍意義，因此微安表的刻度按正弦 有效值刻度，也就是說將被測電壓的平均值擴大 刻度。 不難理解，用均值電壓表測非正弦電壓（如三角波、 方波等電壓）時，其示值不具有直接的物理意義，也就是 存在波形誤差。但用于測正弦電壓時，則示值即為被測結 果。當用均值電壓表測失真的正弦波電壓時，其誤差不僅 取決于各次諧波的幅度，還取決于各次諧波的相位。因為 相同的諧波次數(shù)，其各次諧波的幅度不同而相位相同，合 電子測量原理 第 19頁 成的波形各不相同；反之，在相同的各次諧波幅度下，若 相位不同，合成的波形也是各不相同的。分析可知，誤差 隨諧波初相角周期性變化， 0176。 或 180176。 時最大；而奇次諧 波比偶次諧波的誤差大。 除了波形誤差外，還有直流微安表本身的誤差（等級 決定）、檢波二極管老化或變值以及超過頻率范圍所造成 的誤差等，但主要是波形誤差。 均值電壓表測非正弦波電壓時產(chǎn)生的波形誤差，通過 波形換算來消除。方法是：先將測量時從表上得到的示值 除以 ，求得被測電壓的平均值，然后按被測電壓的 Kf 電子測量原理 第 20頁 或 Kp值來求出被測電壓的有效值或峰值。 例如，用按正弦有效值刻度的均值電壓表測三角波電壓， 得電壓表的測量示值為 1V，要求被測電壓的有效值，先按 上述方法求被測電壓的平均值為： 因三角波電壓的 Kf=，則被測電壓的有效值為： 電子測量原理 第 21頁 高頻電壓測量 上述均值電壓表測高頻電壓時，會產(chǎn)生較大的頻率誤 差。解決辦法用“檢波 ——放大”式，把檢波器置于探頭 內(nèi)，將高頻交流變?yōu)橹绷骱笤俜糯箫@示。能實現(xiàn)這種結構 的，常采用“峰值電壓表”。 峰值表的檢測電路，有“串聯(lián)式”和“并聯(lián)式”兩種，如 圖 54所示。 圖 54 峰值檢波原理（ a） （ b） （ c） 電子測量原理 第 22頁 （ a）圖是串聯(lián)式峰值檢波，電路要求： （ 57） 式中 Tmax、 Tmin是被測電壓最大周期和最小周期， RC是電容放電時間常數(shù)， RΣC是電容充電時間常數(shù)。式 （ 57）說明，充電要快，放電要慢。這樣，電容的端壓平 均值近似為峰值電壓，即： 電路處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時，只有 時 D 才導通，電 容 C被充電；而 時， D截止， C 向 R放電?？梢姍z波 二極管工作在丙類。 電子測量原理 第 23頁 （ b）圖是并聯(lián)式峰值檢波，原理同串聯(lián)式，只是 R上的電 壓極性相反。并聯(lián)式的優(yōu)點在于，具有隔直作用，測出的 電壓是的交流部分（當中 含有直流分量時），因而實際 中應用較多。但 R上疊加有交流電壓，增加了額外的交流 通路。 （ c）圖實際是倍壓檢波，是并聯(lián)式與串聯(lián)式的組合，構成 “峰 ——峰”值電壓表。 峰值電壓表的結構為“檢流 ——放大”式，同時因檢波 電路簡單，所以可以將檢波電路置于探頭中，從而消除高 頻情況下探頭引線分布參數(shù)的影響。國產(chǎn) DYC5型高頻電 電子測量原理 第 24頁 壓表就是典型的峰值電壓表。其檢波電路是采用并聯(lián)式峰 值檢波，高頻二極管置于探極中，上限頻率可達 300MHz 。原理框圖見圖 55。 為了提高“檢波 ——放大”式電壓表的靈敏度，普遍采 用斬波式直流放大器，即“交 ——直 ——交”放大器，增益 很高，而噪聲和零點漂移都很小，可較好地解決增益與零 漂之間的矛盾。如國產(chǎn) HEJ8型超高頻毫伏表就是如此。 圖 55 DYC5型高頻電壓表的原理框圖 峰 值檢 波直 流放 大衰 減u i電子測量原理 第 25頁 和均值電壓表一樣，峰值電壓表也是按正弦有效值刻 度。可見，用于測正弦電壓示值即為測量結果，而用于測 非正弦電壓時，示值也不具有直接物理意義，也存在波形 誤差。 此外，還存在兩方面的誤差。一是充放電時間常數(shù)的 影響，總有，峰值檢波得峰值只是相對的，存在著理論上 的誤差。分析可得： （ 58） 可見， R越大，誤差越小，這也正是采用“檢波 ——放 大”式的原因。因為放大器采用射極輸出器有很高的輸入 電子測量原理 第 26頁 阻抗，即有很高的 R值。 另一種誤差是頻率誤差。頻率太低時，式（ 57）中的 第一式 RCTmax 很難滿足而產(chǎn)生誤差，因而下限頻率一 般限制在 20Hz。頻率太高時 RC Tmin難以滿足，而且還 受二極管高頻參數(shù)和其它分布參數(shù)的影響，從而產(chǎn)生誤差 . 峰值電壓表測正弦波電壓時，示值即為測量結果。當 測非正弦波電壓時，就必須進行波形換算。因峰值電壓表 按正弦有效值刻度，即將被測電壓的峰值縮小了 倍。那 么，換算的方法是：先將測量時的示值乘 倍，得到被測 電壓的峰值后，再按被測電壓的 Kf、 Kp值來求其平均值和 電子測量原理 第 27頁 有效值。 例如，用峰值電壓表測量方波電壓，得電壓表的測量 示值為 5 V，則按峰值電壓表測非正弦波電壓的波形換算 方法得被測方波電壓的峰值為： (V) 因方波的 Kp=1，則被測方波電壓有效值為： (V) 電子測量原理 第 28頁 脈沖電壓測量 脈沖電壓的特點在于，脈沖周期與脈沖寬度的比（也 就是占空比）很大。若用上述峰值電壓表來測量，就難以 滿足充電快和放電慢（即難滿足式（ 57）），理論誤差就 很大，須用脈沖電壓表來測量。 對于圖 56所示串聯(lián)式峰值電 壓表測脈沖電壓，其理論誤 差分析如下。 電容 C充電時的電荷： 圖 56 峰值電壓表測脈沖電壓波形 電子測量原理 第 29頁 式中 Ri為被測電源的電阻， R為二極等效導 通電阻。 電容 C放電時的電荷： 電路平衡時 Q1=Q2，則： （ 59） 從而理論誤差為： （ 510） 式中為占空比。 由式（ 510）可知，占空比越大，理論誤差就越大。 測量脈沖電壓的電壓表應在峰值表基礎上改進，在電 路上實現(xiàn)充電時 R 和 C 都小，放電時 R和 C 都大，使 盡 電子測量原理 第 30頁 可能趨于 Up。圖 57就是這樣一個原理電路。 T1是射隨電 路，以提高儀器輸入電阻。 T T3都是源極跟隨器。 D D C C3為檢波電路， 其中 C2 C3， C3作放電電 容。電路對 C2充電，因射 隨電路的輸出電阻小，對