【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(jìn)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(cè)量原理 第 18頁(yè) 由于驅(qū)動(dòng)微安表的電流 I正比于被測(cè)電壓平均值，同時(shí) 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(shuō)將被測(cè)電壓的平均值擴(kuò)大 刻度。 不難理解，用均值電壓表測(cè)非正弦電壓（如三角波、 方波等電壓）時(shí)，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(cè)正弦電壓時(shí)，則示值即為被測(cè)結(jié) 果。當(dāng)用均值電壓表測(cè)失真的正弦波電壓時(shí)，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?yàn)? 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(cè)量原理 第 19頁(yè) 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(shí)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(jí) 決定）、檢波二極管老化或變值以及超過(guò)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(cè)非正弦波電壓時(shí)產(chǎn)生的波形誤差，通過(guò) 波形換算來(lái)消除。方法是：先將測(cè)量時(shí)從表上得到的示值 除以 ，求得被測(cè)電壓的平均值，然后按被測(cè)電壓的 Kf 電子測(cè)量原理 第 20頁(yè) 或 Kp值來(lái)求出被測(cè)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(cè)三角波電壓， 得電壓表的測(cè)量示值為 1V，要求被測(cè)電壓的有效值，先按 上述方法求被測(cè)電壓的平均值為： 因三角波電壓的 Kf=，則被測(cè)電壓的有效值為： 電子測(cè)量原理 第 21頁(yè) 高頻電壓測(cè)量 上述均值電壓表測(cè)高頻電壓時(shí)，會(huì)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(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu) 的，常采用“峰值電壓表”。 峰值表的檢測(cè)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(cè)量原理 第 22頁(yè) （ a）圖是串聯(lián)式峰值檢波，電路要求： （ 57） 式中 Tmax、 Tmin是被測(cè)電壓最大周期和最小周期， RC是電容放電時(shí)間常數(shù)， RΣC是電容充電時(shí)間常數(shù)。式 （ 57）說(shuō)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(shí)，只有 時(shí) D 才導(dǎo)通，電 容 C被充電；而 時(shí)， D截止， C 向 R放電?？梢?jiàn)檢波 二極管工作在丙類。 電子測(cè)量原理 第 23頁(yè) （ 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(diǎn)在于，具有隔直作用，測(cè)出的 電壓是的交流部分（當(dāng)中 含有直流分量時(shí)），因而實(shí)際 中應(yīng)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(shí)際是倍壓檢波，是并聯(lián)式與串聯(lián)式的組合，構(gòu)成 “峰 ——峰”值電壓表。 峰值電壓表的結(jié)構(gòu)為“檢流 ——放大”式，同時(shí)因檢波 電路簡(jiǎn)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(guó)產(chǎn) DYC5型高頻電 電子測(cè)量原理 第 24頁(yè) 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(dá) 300MHz 。原理框圖見(jiàn)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(diǎn)漂移都很小，可較好地解決增益與零 漂之間的矛盾。如國(guó)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(cè)量原理 第 25頁(yè) 和均值電壓表一樣，峰值電壓表也是按正弦有效值刻 度?？梢?jiàn)，用于測(cè)正弦電壓示值即為測(cè)量結(jié)果，而用于測(cè) 非正弦電壓時(shí)，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(shí)間常數(shù)的 影響，總有，峰值檢波得峰值只是相對(duì)的，存在著理論上 的誤差。分析可得： （ 58） 可見(jiàn)， R越大，誤差越小，這也正是采用“檢波 ——放 大”式的原因。因?yàn)榉糯笃鞑捎蒙錁O輸出器有很高的輸入 電子測(cè)量原理 第 26頁(yè) 阻抗，即有很高的 R值。 另一種誤差是頻率誤差。頻率太低時(shí)，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(shí) 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(cè)正弦波電壓時(shí)，示值即為測(cè)量結(jié)果。當(dāng) 測(cè)非正弦波電壓時(shí)，就必須進(jìn)行波形換算。因峰值電壓表 按正弦有效值刻度，即將被測(cè)電壓的峰值縮小了 倍。那 么，換算的方法是：先將測(cè)量時(shí)的示值乘 倍，得到被測(cè) 電壓的峰值后，再按被測(cè)電壓的 Kf、 Kp值來(lái)求其平均值和 電子測(cè)量原理 第 27頁(yè) 有效值。 例如，用峰值電壓表測(cè)量方波電壓，得電壓表的測(cè)量 示值為 5 V，則按峰值電壓表測(cè)非正弦波電壓的波形換算 方法得被測(cè)方波電壓的峰值為： (V) 因方波的 Kp=1，則被測(cè)方波電壓有效值為： (V) 電子測(cè)量原理 第 28頁(yè) 脈沖電壓測(cè)量 脈沖電壓的特點(diǎn)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(lái)測(cè)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(lái)測(cè)量。 對(duì)于圖 56所示串聯(lián)式峰值電 壓表測(cè)脈沖電壓，其理論誤 差分析如下。 電容 C充電時(shí)的電荷： 圖 56 峰值電壓表測(cè)脈沖電壓波形 電子測(cè)量原理 第 29頁(yè) 式中 Ri為被測(cè)電源的電阻， R為二極等效導(dǎo) 通電阻。 電容 C放電時(shí)的電荷： 電路平衡時(shí) 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(cè)量脈沖電壓的電壓表應(yīng)在峰值表基礎(chǔ)上改進(jìn)，在電 路上實(shí)現(xiàn)充電時(shí) R 和 C 都小，放電時(shí) R和 C 都大，使 盡 電子測(cè)量原理 第 30頁(yè) 可能趨于 Up。圖 57就是這樣一個(gè)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(duì) C2充電，因射 隨電路的輸出電阻小，對(duì)