【正文】 （ 510） 式中為占空比。 T1是射隨電 路，以提高儀器輸入電阻。 電路處于穩(wěn)態(tài)時(shí)， C3值大，且因 T3源極輸出器的輸入阻抗很高，則 C3的放電很慢（ C2的放電也慢 ）。 圖 58 充放電法測(cè)高壓脈沖幅度 電子測(cè)量原理 第 32頁(yè) 圖中 R為限流電阻，與高壓硅堆 D配合使用，通常為幾 百歐。 電子測(cè)量原理 第 33頁(yè) 交流高電壓的測(cè)試 交流高壓一般都要經(jīng)過(guò)降壓后再進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于內(nèi) 部微粒不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲，叫熱噪聲。 電子測(cè)量原理 第 35頁(yè) 對(duì)于噪聲，是用分貝來(lái)衡量。白噪聲電壓瞬時(shí)值的分布規(guī)律符合正態(tài)分 布，其概率密度函數(shù)為高斯型： （ 511） 式中： u 為噪聲電壓， 是標(biāo)準(zhǔn)差。 用均值表測(cè)量時(shí)，應(yīng)利用衰減器（量程開關(guān)）適當(dāng)將 被測(cè)信號(hào)衰減，使指針在標(biāo)尺刻度的一半為宜。所以，有效值電 壓測(cè)量十分重要。 電子測(cè)量原理 第 40頁(yè) 有效值電壓表具有無(wú)波 形誤差的優(yōu)點(diǎn)，但刻度是非 線性的。 AB是加 熱絲， M為熱電偶，它由兩種不同的導(dǎo)體組成，其中與 AB 耦合端 C叫熱端，而 D、 E端為冷端。實(shí)際中，平方律關(guān)系不利于刻度和讀 數(shù)，誤差大，須采取措施使表頭刻度線性。 由于 M與 M同型號(hào)，輸出又是反極性串聯(lián)，則環(huán)境溫度 對(duì)它們的影響互相抵消，提高熱穩(wěn)定性。 ∫ √uxux2 t AUx 模 擬 乘 法 器積 分 開 方放 大電子測(cè)量原理 第 45頁(yè) 電壓測(cè)量的數(shù)字化方法 概述 數(shù)字電壓表（ DVM）是隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起 來(lái)的精確、靈活多用的電子儀器。它 具有這樣一些優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高（ 8位顯示誤差可達(dá)177。關(guān)鍵是如何把隨時(shí)間連續(xù)變化的模擬量變換為數(shù)字量 ，即“模 ——數(shù)”變換器（ A/D變換器）。 A/D轉(zhuǎn)換器，是一種間接轉(zhuǎn)換式。 數(shù)字電壓表的原理結(jié)構(gòu)，可用圖 513來(lái)概括，可見由模擬電路、數(shù)字邏輯電路和顯示電路三部分組成，但核心是 A/D轉(zhuǎn)換器。然后，在程序控制下再將次高位碼電壓 加上最高位碼電壓與 U比較，同樣是 ΔU≥0時(shí)寄存器中該 位“ 1”保留，否則該位“ 1”舍去變?yōu)椤?0”。設(shè)被測(cè)電壓 U=5V，其逐次比較的 步驟如下： 下雙穩(wěn) 1翻 轉(zhuǎn)，放出 Us=8V與 U比較， ΔU=580，雙穩(wěn) 1翻回原 態(tài)， 8V電壓去掉，輸出“ 0” 送寄存器。 以上是一位數(shù)的逐次比較，對(duì)于多位數(shù)的比較，從最 高位到最低位逐位比較，每一位都需要比較四次。隨著電子技 術(shù)的日新月異，已廣為采 用集成的逐次比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器，其原理見圖 516 所示。前述逐次比較式 DVM的缺點(diǎn)，就是對(duì) 串模干擾沒有抑制能力。原理電路見圖 517所示。當(dāng)計(jì)數(shù)滿預(yù)先給定的 N時(shí)（即定時(shí)積分 T= NT（ T為時(shí)鐘周期）時(shí)），邏輯控制 電路使電子開關(guān) K斷開，第一次積分（正向積分）結(jié)束。積分電 壓： （ 520） 當(dāng) t=t時(shí)： 即： （ 521） 電子測(cè)量原理 第 57頁(yè) 由式（ 519）、（ 521）得： （ 522） 需要注意的是，兩次積分過(guò)程中，采樣階段是定時(shí)積 分，即 T不變。所以，式（ 522）中 Us、 T （或 N）均不變，被測(cè)電壓 U正比于時(shí)間隔 T（或 N）。對(duì)于后 者，因是同一時(shí)鐘脈沖決定的，則對(duì)時(shí)鐘源的頻率準(zhǔn)確度 不要求，但對(duì)短期穩(wěn)定度則要求要高。而共模干擾，因模擬電路和數(shù)字電路間 易于隔離，并可采用雙層屏蔽、浮地技術(shù)，易于提高抗共 模干擾能力。 電子測(cè)量原理 第 60頁(yè) V/F積分型 DVM V/F轉(zhuǎn)換過(guò)程也是不斷進(jìn)行積分過(guò)程，因而 V/F式 DVM 也具有抑制串模干擾的能力。目前市場(chǎng)上都有相應(yīng)的單片集成電路 。因設(shè)計(jì)時(shí)保證 I=（ U/R） IR，則在 to期間積分器反向充 電，使 Uint線性上升。由于復(fù)位電路采用了恒流源 IR和單穩(wěn)態(tài)定時(shí)電路， 使放電電荷為定量（ IR to），且與輸入電壓大小無(wú)關(guān)，因 此可使轉(zhuǎn)換的非線性誤差小于 %。因此， V/F轉(zhuǎn)換器應(yīng)用廣泛。 Ur、方波節(jié)拍 177。 圖 520示出了脈寬調(diào)制的波形，（ a）圖為積分器輸入 信號(hào)波形，（ b）圖是合成輸入波形，（ c）圖是積分器輸 出信號(hào)波形，（ d）圖為比較器輸出波形?？梢姡粶y(cè)電壓 U與正、 負(fù)基準(zhǔn)電壓接入時(shí)間之差（ T T）成正比， U不同， T分 割成的 T、 T也不同，其差值也就不同，從而實(shí)現(xiàn)了 V/T轉(zhuǎn) 換。由于積分器與零 比較器均在負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)內(nèi)，因而對(duì)二者的要求可以低 一些，這一點(diǎn)比雙斜積分式為佳。 DVM的范圍有兩方面內(nèi)容。第二種情況，基本量程為 2， 4位最大顯示數(shù) V，無(wú)超量程能力。 電子測(cè)量原理 第 72頁(yè) 他指每秒鐘對(duì)被測(cè)電壓的測(cè)量次數(shù)，或完成一次測(cè)量 過(guò)程所需的時(shí)間。當(dāng)取采樣時(shí)間為干擾信號(hào)周期的整數(shù)倍時(shí)，串 模干擾抑制相當(dāng)好。在這樣的測(cè)試系統(tǒng)中，電壓測(cè)量 極為方便，只要采用“ A/D”集成片通過(guò)接口電路，便可與 計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，對(duì)電壓自動(dòng)智能測(cè)試，并實(shí)現(xiàn)屏幕顯示和打 印結(jié)果。 電子測(cè)量原理 第 73頁(yè) 其他 數(shù)字電壓表除功能為手動(dòng)外，已發(fā)展為具有自動(dòng)調(diào)零 、自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換和小數(shù)點(diǎn)自動(dòng)定位等自動(dòng)功能，使電壓的 數(shù)字測(cè)量具有更強(qiáng)的生命力。 積分型 DVM抗串模干擾能力較強(qiáng)，適當(dāng)延長(zhǎng)采樣時(shí)間 可改善抗干擾性能。 分辨力指 DVM能顯示的 U的最小變化值，即顯示器末 位跳一個(gè)字所需的最小輸入電壓值。其 次是顯示位數(shù)，有 3位、 4位等，還有 3位、 4位、 6位等。這里，我們要特別指出的是，盡管介紹的 DVM都是以測(cè) 直流電壓 U來(lái)講原理的，對(duì)于交流電壓 u，只需要加一個(gè)電 子電壓表中介紹的檢波器將交流轉(zhuǎn)換成直流即可。利用這 種原理構(gòu)成的 DVM有 SD693B 型等。可見，被測(cè)電壓 U與 正、負(fù)基準(zhǔn)電壓接入時(shí)間之差（ T T）成正比， U不同， T 分割成的 T、 T也不同，其差值也就不同，從而實(shí)現(xiàn)了 V/T 轉(zhuǎn)換。由邏輯控制電路保證：當(dāng) Uo0 時(shí)，電子 開關(guān) K接通 +Ur；當(dāng) Uo0時(shí)，電子開關(guān) K接通 Ur，形成一 個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)。 電子測(cè)量原理 第 65頁(yè) 脈寬調(diào)制式 DVM 脈寬調(diào)制式將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成與其成比例的脈沖寬度的 差，是一種優(yōu)良的 V/T轉(zhuǎn)換式裝置，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。 %，可滿足較高的 A/D轉(zhuǎn)換精度。如此反復(fù)，振蕩 不止。 它由積分器、比較器和復(fù)位電路三部分組成，而復(fù)位 電路由單穩(wěn)態(tài)電路、恒流源 IR和模擬開關(guān) K組成。 V/F式 A/D轉(zhuǎn)換的突出優(yōu)點(diǎn)是可以輸出與被 測(cè)模擬信號(hào)成正比的頻率信號(hào)，便于遠(yuǎn)距離傳送，所以不 僅在數(shù)字電壓表中，而且在遙測(cè)、遙控及其它工業(yè)自動(dòng)控 制技術(shù)中都被廣泛應(yīng)用。此類集成片，比逐次比較型集成簡(jiǎn)單，成本也低 ，故而廣為應(yīng)用。雙斜積分的本質(zhì)是平均值轉(zhuǎn)換 ，對(duì)幅值對(duì)稱的交流串模干擾有很強(qiáng)的抑制能力。 其次應(yīng)注意，這種 V—T型變換結(jié)果與積分參數(shù) RC無(wú) 關(guān)，因?yàn)閮纱畏e分都是同一積分器完成的，所以可得高的 測(cè)量準(zhǔn)確度。比較階段是定值積分，即 Us不變，由 式（ 520）知，積分斜率不變。積分器 開始反向積分，主門仍開啟，計(jì)數(shù)器重新對(duì)脈沖計(jì)數(shù)，直 到反向積分輸出為零。在準(zhǔn)備階段（ to～ t），邏輯 控制電路使電子開關(guān)的 K閉合，積分器輸出為零（ C的放 電電路在圖 517中未畫出）。 積分式中應(yīng)用最廣的是 V/T型的雙斜積分式，下面就對(duì) 它的原理加以說(shuō)明。這種集成件，在成本、準(zhǔn)確度及速度等三方面都較好，因而得到廣泛應(yīng)用。這種儀器的準(zhǔn)確度由基準(zhǔn) 電子測(cè)量原理 第 52頁(yè) 電壓、 D/A轉(zhuǎn)換及比較器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度來(lái)決定，其轉(zhuǎn) 換時(shí)間與輸入電壓的大小無(wú)關(guān)（因逐次比較次數(shù)不因被測(cè) 電壓的大小而變）。 4，使其翻轉(zhuǎn)，放出 Us=1V，與 原存的 4V相加，得到 5V電壓與 U比較，其 ΔU=0， 1V保存 ，并將“ 1”送寄存器。比較結(jié)束后，在程控下將寄存器中的