【正文】 。 ? 于是， I0的平均值 與 u(t)的平均值 成正比。 201 ()TV u t d tT? ?1）交流 /直流電壓（ ACDC）轉(zhuǎn)換原理 ? 利用模擬運算的集成電路檢波 ? 原理圖 ? 通過多級運算器級連實現(xiàn) 模擬乘法器（平方） — 〉 積分 — 〉 開方 — 〉 比例運算。 冷 端T 0熱 端T1）交流 /直流電壓（ ACDC）轉(zhuǎn)換原理 ? 利用熱電偶有效值檢波 ? 熱電偶： 將兩種不同金屬進行特別封裝并標定后，稱為一對熱電偶（簡稱熱偶）。 1）交流 /直流電壓（ ACDC）轉(zhuǎn)換原理 ? 熱電偶有效值檢波原理圖 ? 圖中，直流電流 I與被測電壓 u(t)的有效值 V的關系： 電流 I∝ 熱電動勢 ∝ 熱端與冷端的溫差，而熱端溫度∝ u(t)功率 ∝ u(t)的有效值 V的平方，故， 2IV?Ru ( t )冷端T 0加熱絲熱端T熱 偶 Mu A連 接 導 線I1）交流 /直流電壓（ ACDC）轉(zhuǎn)換原理 ? 表頭刻度線性化處理：采用兩對相同的熱電偶，分別稱為 測量熱電偶和平衡熱電偶 ，如下圖。它們都將損失有效值分量。因此： 當輸入 u(t)為正弦波時， 讀數(shù) α 即為 u(t)的有效值 V（而不是該純正弦波的峰值 Vp）。 ? 第四步，由 ，再根據(jù)該波形的波峰因數(shù)（查表可得），其有效值 ~V ??~~22pVV ???~ 2ppVV ???任意pV任意2pppVVKK???任意任意任意 任意2）峰值電壓表原理、刻度特性和誤差分析 ? 刻度特性 ? 上述過程可統(tǒng)一推導如下： ? 該式表明： 對任意波形，欲從讀數(shù) α 得到有效值，需將 α 乘以因子 k。若將讀數(shù) α 直接作為有效值，產(chǎn)生的誤差。但可由讀數(shù) α 換算出均值和有效值。 ~~~,F F FFVV K V K V K kK ?? ? ? ?任意任意 任意 任意 任意~0 .91 .1 1FF FFKKkKK???任意 任意任意3）平均值電壓表原理、刻度特性和誤差分析 ? 刻度特性 ? 綜上所述，對于任意波形而言，均值電壓表的讀數(shù) α沒有直接意義，由讀數(shù) α 到峰值和有效值需進行換算，換算關系歸納如下： 式中， α 為均值電壓表讀數(shù)， KF為波形因數(shù)。 波形誤差為 FV K V??方波~VV??~V ??~VFK 方波1 0 .9 1 0 0 % 1 1 %0 .9??? ? ?5． 3． 3 模擬式交流電壓表 ? 模擬電壓表組成方案 ? 檢波器 是實現(xiàn)交流電壓測量（ ACDC變換）的核心部件，同時，為了測量小信號電壓，放大器也是電壓表中不可缺少的部件，因此，組成方案有兩種類型： 一種是先檢波后放大，稱為 檢波 放大式 ； 一種是先放大后檢波，稱為 放大 檢波式 。 峰值電壓表 常用這種類型。 ? 放大器 ? 采用橋式直流放大器，它具有較高的增益。 ? 主要指標： ? 檢波 放大式電壓表常稱為 “ 高頻毫伏表 ” 或 “ 超高頻毫伏表 ” 。 ? 峰值電壓表 ? 檢波 放大式。 ? 需注意：測量波峰因數(shù)大的非正弦波時， 由于削波可能產(chǎn)生誤差 。 ? 有效值電壓表 ? 可以 直接讀出有效值 ，非常方便。設某有效值電壓表帶寬為 10MHz，用該電壓表測量下圖所示方波電壓，計算由電壓表帶寬引起的波形誤差。 1 0 0 % 3 %VV?? ?? ? ? ?5． 4 直流電壓的數(shù)字化測量及 A/D轉(zhuǎn)換原理 ? 5． 4． 1 DVM的組成原理及主要性能指標 ? 1） DVM的組成 ? 數(shù)字電壓表（ Digital Voltage Meter，簡稱 DVM）。 ? 數(shù)字顯示器：顯示模擬電壓的數(shù)字量結(jié)果。 ? 通過電流 電壓、阻抗 電壓等變換，實現(xiàn)電流、阻抗等測量，進一步擴展其功能。 ? 非完整顯示位 (俗稱半位 )：只能顯示 0和 1（在最高位上）。 ? 通過對輸入電壓（按 10倍）放大或衰減，可 擴展其他量程 。 ? 用每個字對應的電壓值來表示，即 V/字 。 如上述的 DVM在最小量程 200mV上分辨力為 ，則分辨率為： 分辨率也可直接從顯示位數(shù)得到（與量程無關），如 3位半的 DVM，可顯示出 1999（共 2022個字），則分辨率為 ? 測量速度 ? 每秒鐘完成的測量次數(shù)。 ? 固有誤差表達式： ? 示值（讀數(shù)）相對誤差為： 式中， Vx—— 被測電壓的讀數(shù)； Vm—— 該量程的滿度值（ Full Scale, FS）； —— 誤差的相對項系數(shù)； ——誤差的固定項系數(shù)。 ? 滿度誤差： 與當前讀數(shù)無關，只與選用的量程有關。 則在 2V量程上， 1字 =，由 2V=知， =%，即表達式中 “ 1字 ” 的滿度誤差項與“ %”的表示是完全等價的： ? 當被測量（讀數(shù)值）很小時，滿度誤差起主要作用，當被測量較大時，讀數(shù)誤差起主要作用 。 ? 對于直流 DVM，輸入阻抗用輸入電阻表示，一般在 10MΩ~1000MΩ 之間。 ? 為實現(xiàn)不同量程的電流測量，可以選擇不同的取樣電阻。 Ix9 0 0 Ω9 0 Ω9 Ω0 .9 Ω0 .1 Ω(2 0 0 m V )2 0 0 μ A(2 0 0 m V )2 m A(2 0 0 m V )2 0 m A(2 0 0 m V )2 0 0 m A(2 0 0 m V )2 A5． 5． 1 電流、電壓、阻抗變換技術 ? 對于純電阻 ，可用一個恒流源流過被測電阻，測量被測電阻兩端的電壓，即可得到被測電阻阻值。 ? 為了實現(xiàn) 不同量程 電阻的測量，要求 恒流源可調(diào) 。 DMM可進行直流電壓、交流電壓、電流、阻抗等測量。 ? 一般具有 外部通信接口 ，如 RS23 GPIB等，易于組成自動測試系統(tǒng)。 只有當 (即測量大電阻時 )Rl1和 Rl2才可忽略。因此，必須提高電壓測量的抗干擾能力，特別是對于高分辨力高精度的數(shù)字電壓表更為重要。 ? 就干擾源的頻率來說，可從 直流、低頻到超高頻 ；干擾信號的波形可以是 周期性的或非周期性 的，可以是 正弦波或非正弦波 （如瞬間的尖峰脈沖干擾），甚至完全是 隨機的 。 ? 當被測電壓與 DVM相距較遠， 被測電壓與 DVM的參考地電位不相等 ，將引起測量時的共模干擾。 ? 周期性串模干擾 ：可采用濾波的方法抑制（從被測信號中濾除掉干擾信號）。設在被測電壓 Vx上疊加有平均值為零的串模干擾信號 un，即 ? 對輸入電壓定時 (T1)積分結(jié)束時，積分器的輸出為： ? 可見，干擾電壓 以其平均值對測量 結(jié)果產(chǎn)生誤差。 ? 的最大值為： (Un為 干擾信號的幅度 ) nu1sinnTT?1 ( 0 ,1 , 2 , )nT k T k??1sinnTT? ????????1 ( 0 ,1 , 2 , )nTnnT????? ? ?????nunu1m a x1s innnnnUT TuTT???5． 7． 2 串模干擾的抑制 ? 定義 NMR： ? 則， ? 可見， NMR與干擾信號周期（頻率）有關 （如下圖，圖中給出了積分時間 T1=10ms和 T1=100ms的兩組曲線）。 5 0 6 0 1 0 0 2 0 0 5 0 002 04 0N M R ( d B )fn= 1 / Tn( H z )T1= 1 0 m sT1= 1 0 0 m s2 0 d B / 1 0 倍頻 程5． 7． 2 串模干擾的抑制 ? 積分式 DVM中的串模干擾抑制措施 ? 依據(jù)： 和 ? 以 50Hz工頻干擾為例，討論相應的抑制措施。 ? 選擇干擾信號的初相角：使初相角 （對工頻干擾信號作過零檢測）。 ? 共模干擾的誤差分析 ? 共模干擾電壓 Ucm轉(zhuǎn)換為 DVM的 H、 L端的串模干擾電壓為： 5． 7． 3 共模干擾的抑制 式中， 為兩根引線的電阻（包括接觸電阻）， 分別為被測信號和干擾信號的等效內(nèi)阻， 為 DVM的等效輸入阻抗， 為共模干擾電壓。 ? 共模干擾的抑制措施 ? 浮置測量： 將 DVM的接地端浮置 ，即不與機殼地連接（隔離）， DVM接地端到機殼的 絕緣電阻 Z2。 22cmUIZ? 22cmZ r r?22 cmrUUZ?22( ) 2 0 lg ZC M R d B r?221Zr5． 7． 3 共模干擾的抑制 [例 ] 一臺采用浮置測量的 DVM， Z2=109Ω//1000pF，分別計算對直流和50Hz交流時的共模抑制比。 cmf 2C 2r50 1212 0 l g 7 02 5 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0HzC M R d B? ???? ? ? ?Vxr1r2rc mUc mRs HLGZiI1I2D V M( 機 殼 )BZ25． 7． 3 共模干擾的抑制 ? 由于 Z Z2較大，可以有效的減小 I I2。 1 212c n H L H LscmU U U UrR rUZZ? ? ????? ? ?????1 212srR rZZ? ?U