【正文】 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均值 ）。 ? 檢波二極管的 正向壓降 限制了其測量小信號電壓的能力（即靈敏度限制），同時，檢波二極管的 反向擊穿電壓 對電壓測量的上限有所限制。 ? 均值響應(yīng)、靈敏度比峰值表有所提高但頻率范圍較?。?10MHz），主要用于低頻和視頻場合。 5． 4． 1 DVM的組成原理及主要性能指標 ? 應(yīng)用 ? 直流或慢變化電壓 信號的測量（通常采用高精度低速 A/D轉(zhuǎn)換器）。 ? 例如， 3位半的 DVM，在 200mV最小量程上，可以測量的最大輸入電壓為 ，其分辨力為 （即 當輸入電壓變化 ，顯示的末尾數(shù)字將變化 “ 1個字 ” ）。 % mV??( % )xV V n?? ? ? ? 字V?%%mV????%?( 0 .0 1 % 0 .0 0 5 % )mxVV? ? ? ?5． 4． 1 DVM的組成原理及主要性能指標 ? 輸入阻抗 ? 輸入阻抗取決于輸入電路（并與量程有關(guān)）。 ? 圖 b中，將被測電阻作為反饋電阻，將恒流源輸出 Ir流過一個已知的精密電阻，從而得到參考電壓 Vr 如圖，放大器輸出 ,于是 ? 如果將 Vo作為 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入，并將 Vr直接作為 A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓，即可實現(xiàn) 比例測量 。 串摸干擾 (差模干擾 )是指干擾信號以 串聯(lián)疊加的形式 對被測信號產(chǎn)生的干擾；共摸干擾是指干擾信號 同時作用于 DVM的兩個測量輸入端 （稱為高端 H和低端 L）。 ? 串模抑制比（ NMR， Normal Mode Ratio）。 1 1 2 212122 1 2212()()( , , , )( , )c n H L H Lsc m c msc m s i c mcmi s c mcmc m c mU U U UI r R I rUUr R rr R r Z r rUr Z r r R rrrU r r r? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ????12,rr ,s cmRriZ cmU5． 7． 3 共模干擾的抑制 ? 共模抑制比（ CMR， Common Mode Ratio） ? 定量表示 DVM的對共模干擾的抑制能力，定義為 ? CMR表示共模干擾電壓轉(zhuǎn)換為影響測量結(jié)果的串模干擾電壓的大小。 ? 其他措施： ? 浮置雙端對稱測量：雙端對稱輸入＋浮置方法。 Vxr1r2rc mUc mRs HLGZiI1I2D V M( 機 殼 )B5． 7． 3 共模干擾的抑制 ? 如圖， 共模干擾電壓 Ucm通過 環(huán)路電流 I1和 I2同時作用于DVM的 H、 L端（但是，他們對 H、 L端的影響量并不相等，見后面的分析），從而造成測量誤差。 ? 尖峰脈沖的干擾 ：由于干擾強度大持續(xù)時間短，一般首先應(yīng)在信號輸入端加入限幅，再采用模擬硬件濾波器或軟件數(shù)字濾波。 12,x l x lR R R R34,l in l inR R R RRxI rIr VxD M MRl1Rl2RxIrIr VxD M MRl1Rl2Rl3Rl45． 5． 2 數(shù)字多用表 ? 實際產(chǎn)品 Agilent 3458A： 8位半 DMM。 ? 電阻 電壓（ R/V）變換原理圖。 n字 ” 的電壓量表示，即 ? 如某臺 3位半 DVM，說明書給出基本量程為 2V， =177。 ? 分辨力 ? 指 DVM能夠 分辨最小電壓變化量的能力 。 ? 輸入電路：對輸入電壓衰減 /放大、變換等。 ? “ 調(diào)制式電壓表 ” ：采用高增益低漂移的調(diào)制式直流放大器，使測量靈敏度大為提高，從 mV級提高到幾十 μV 。 ? 1）檢波 放大式電壓表 ? 組成框圖 1）檢波 放大式電壓表 ? a. 組成框圖 。 ~ ~ ~ ~ 2,p p p pp p p p pV V K V KV k kK K K K K?? ? ? ? ? ?任意任意任意 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 ? 綜上所述，對于任意波形而言，峰值電壓表的讀數(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(guān)系歸納如下： 式中， α 為峰值電壓表讀數(shù)，為波峰因數(shù)。 ? 熱電偶有效值檢波原理： 若通過被測交流電壓對熱電偶的熱端進行加熱，則熱電動勢將反映該交流電壓的有效值，從而實現(xiàn)了有效值檢波。 1）交流 /直流電壓（ ACDC）轉(zhuǎn)換原理 二極管峰值檢波電路（ , ,） DVpC RLu ( t)CD RLu ( t) Vpa bVPu ( t)tc1）交流 /直流電壓（ ACDC）轉(zhuǎn)換原理 ? 二極管峰值檢波電路工作原理 ? 通過二極管 正向快速充電 達到輸入電壓的峰值，而二極管 反向截止時 “ 保持 ” 該峰值。 因而，需經(jīng)過交流 直流變換。 靜態(tài)測量：直流（慢變化信號） ,幾次 /秒 。 電壓信號波形是被測量信息的載體。 3）交流電壓的數(shù)字化測量 交流電壓（有效值、峰值和平均值） 〉 直流電壓 〉 A/D轉(zhuǎn)換器 〉 數(shù)字量 〉 數(shù)字顯示 —— DVM（ DMM）的擴展功能。 ? 對理想的正弦交流電壓 u(t)=Vpsin(ωt) ，若 ω=2π/T ? 波峰因數(shù)和波形因數(shù) ? 波峰因數(shù)定義：峰值與有效值的比值，用 Kp表示， ~1 2 ppV V V??ppVKV??峰值有效值5． 3． 1 表征交流電壓的基本參量 ? 波峰因數(shù)和波形因數(shù) ? 對理想的正弦交流電壓 u(t)=Vpsin(ωt) ，若 ω=2π/T ? 波形因數(shù)定義：有效值與平均值的比值，用 KF表示， ? 對理想的正弦交流電壓 u(t)=Vpsin(ωt) ，若 ω=2π/T ~ 2 1 .4 1/2pppVKV? ? ?FVKV??有效值平均值~(1 / 2 ) 1 .1 12/ 22pFpVKV??? ? ?（）5． 3． 1 表征交流電壓的基本參量 ? 波峰因數(shù)和波形因數(shù) ? 常見波形的波峰因數(shù)和波形因數(shù)可查表得到： 如正弦波： Kp=， KF=； 方波： Kp=1， KF=1； 三角波： Kp=， KF=； 鋸齒波： Kp=， KF=； 脈沖波： Kp= ， KF= ， 為脈沖寬度， T為周期 白噪聲： Kp=3（較大）， KF=。 ? 因此，實際應(yīng)用中，采用 分段逼近平方律 的二極管伏安特性曲線圖的電路。 2212( ... )k V k V V? ? ? ? ?2）峰值電壓表原理、刻度特性和誤差分析 ? 原理 ? 峰值響應(yīng)，即： u(t)?峰值檢波 ?放大 ?驅(qū)動表頭 ? 刻度特性 ? 表頭刻度按（純） 正弦波有效值刻度 。（若式中的任意波為正弦波，則 k=1，讀數(shù) α 即為正弦波的有效值）。 —— 稱之為 “ 調(diào)制式電壓表 ” ，如國產(chǎn) HFJ8型高頻毫伏表，最低量程為 3mV，最高工作頻率 300MHz。 4）實例分析 [例 ] 有效值電壓表的有限帶寬對測量非正弦電壓時的波形誤差。 5． 4． 1 DVM的組成原理及主要性能指標 ? 2）主要性能指標 ? 顯示位數(shù) ? 完整顯示位 ：能夠顯示 09的數(shù)字。 0 .1 m V 1 0 0 % 0 .0 5 %2 0 0 m V ??1 1 0 0 % 0 .0 5 %2022 ??5． 4． 1 DVM的組成原理及主要性能指標 ? 測量精度 ? 取決于 DVM的固有誤差和使用時的附加誤差（溫度等）。 ? I/V變換 ? 基于歐姆定律，將被測電流通過一個 已知的取樣電阻 ，測量取樣電阻兩端的電壓，即可得到被測電流?？蓪崿F(xiàn)開機自檢、自動校準、自動量程選擇，以及測量數(shù)據(jù)的處理（求平均、均方根值）等自動測量功能。如測量一個直流電橋的輸出。 例如，假設(shè)干擾信號最大幅度為 1mV，若 NMR=20dB，則干擾引入的最大誤差為 ，相當于干擾信號最大幅度的 10%； 若 NMR=60dB，則最大誤差為 1μV ，相當于干擾信號最大幅度的 %。而當共模電壓為交流時（由于有 容抗的并聯(lián)作用 ， Z2比純電阻時減小了）， CMR會有所降低。導(dǎo)線電阻 r2取標稱值 1kΩ。 ? 取定時積分時間 T1為工頻周期的整數(shù)倍，即 T1＝ 20ms，40ms， 80ms， 100ms等，這通過定時器（對標準時鐘信號分頻）即可簡單實現(xiàn)。 ? 共模干擾電壓也分 直流電壓和交流電壓 兩類。 ? 數(shù)字多用表的使用 ? 二端法和四端法測電阻。 ? 如下圖。 ? 固有誤差由兩部分構(gòu)成：讀數(shù)誤差和滿度誤差。 ? 如 4位 DVM，具有 4位完整顯示位，其最大顯示數(shù)字為 9999 。 [解 ] 為求解電壓表帶寬引起的波形誤差，需要對輸入電壓表的方波電壓的諧波成分進行分析。如國產(chǎn) DA36型超高頻毫伏表，頻率范圍為 10kHz～ 1000MHz，電壓范圍（不加分壓器）1mV～ 10V。 ? 波形誤差。 對于非正弦波的任意波形，讀數(shù) α 沒有直接意義（既不等于其峰值 Vp也不等于其有效值 V）。 ? 單片集成 TRMS/DC電路，如 AD536AK等。 交流電壓 〉 有效值、峰值和平均值的轉(zhuǎn)換，稱為 ACDC轉(zhuǎn)換。 5）示波測量方法 交流電壓 〉 模擬或數(shù)字示波器 〉 顯示波形 〉 讀出結(jié)果 211 ()NkV u