電子測量論文數(shù)字電壓表設(shè)計(編輯修改稿)
2025-11-12 08:19 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 個周期 T 內(nèi)通過某純電阻負載 R 所產(chǎn)生的熱量，與一個直流電壓 U 在相同的時間內(nèi)通過同一負載所產(chǎn)生的熱量相等時，則該直流電壓 U 的數(shù)值就表示了交流電壓 u(t)的有效值，由此可推導(dǎo)出交流電壓的有效值的表達式： ? ?dttTU T u?? 0 21 23 上式在數(shù)學(xué)上即為方均根值。有效值反映了 交流電壓的功率，是表征交流電壓的重要參數(shù)。對于理想的正弦交流電壓 ? ? ? ? ? ?tUU P ?? s ints intu m ?? ，其有效值為 ： PP UUU 70 ?? 24 平均值 U 平均值是指周期信號的直流分量，其數(shù)學(xué)表達式定義為 ： ? ?dttu1 0?? TTU 25 根據(jù)該定義，不含直流分量的交流電壓，其平均值 U 應(yīng)等于零。但在電子測量中，交流電壓的平均值是指交流電壓經(jīng)檢波后的平均值。若不能特別說明，通常指全波平均值，即 ： ? ?dttu1 0?? TTU 26 峰值 UP 和振幅值 Um 某一周期性交流電壓 u(t)在一個周期內(nèi)所能達到的最大值稱為該交流電壓的峰值，用符號 UP 表示。當(dāng)不加說明時， u(t)包括直流分量 U0 在內(nèi) 。通常峰值又可 5 以分為峰峰值 UPP? 、正峰值 UP? 、負峰值 UP? 。在實際應(yīng)用中需要注意區(qū)分峰值 UP 和振幅值 Um 。峰值是從零 電平開始計算的，而振幅值則一直流分量的電平作參考，它僅反映交變部分振動的幅度。同樣，振幅值也可以分為正振幅值Um? 和負振幅值 Um? 。當(dāng)直流分量 00?U 時，振幅值即為峰值 ? ?UU mP? 。 圖 251 交流電壓的峰值與幅值 波峰因數(shù)與波形因數(shù) （ 1）波峰因數(shù) ：定義為峰值與有效值得比值 ： 有效值 峰值?? VVK PP 27 對于理想的正弦交流電壓 ? ? ? ? ? ?tUU P ?? s ints intu m ?? ，其波峰因數(shù)為： ~ ??? V VKPPP 28 （ 2）波形因數(shù) ：定義為有效值和平均值的比值： 平均值有效值?? VVK F 29 對于理想的正弦交流電壓 ? ? ? ? ? ?tUU P ?? s ints intu m ?? ，其波 形 因數(shù)為： ? ?? ? 21~ ????? VVKPPF 210 tu (t)V p0U mTU 6 交流電壓的數(shù)字測量技術(shù)： ? ?kNV Nku???121 211 三、 直流電壓的數(shù)字測量 數(shù)字電壓表的組成 直流數(shù)字電壓表主要由輸入電路、 A/D 轉(zhuǎn)換器、計數(shù)器、邏輯控制電路、時鐘發(fā)生 器 、譯碼器 和顯示器組成。其組成示意圖如圖 411 所示 輸 入 電 路 A / D 轉(zhuǎn) 換計 數(shù) 器 顯 示邏 輯 控 制 電 路 時 鐘 發(fā) 生 器模 擬 部 分 數(shù) 字 部 分U x 圖 411 數(shù)字電壓表組成示意圖 圖中， A/D 轉(zhuǎn)換器是直流數(shù)字電壓的表的核心，完成模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。直流數(shù)字電壓表的輸入電路主要用于進行阻抗變換，對信號進行放大以及進行陵城的拓展；邏輯控制電路用于對整個直流數(shù)字電壓表系統(tǒng)進行控制，保證正常有序的工作；計數(shù)器主要對 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果進行計算，并經(jīng)過譯碼器將計數(shù)值變換為筆段碼，驅(qū)動顯示器顯示出被測信號的電壓值。 7 逐 次比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器 （ 1）電路結(jié)構(gòu)： 逐次逼近 ADC 如圖 311 所示。它由移位寄存器、 D/A 轉(zhuǎn)換器及電壓比較器等部分組成 。 圖 311 逐次比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器框圖 (1) D/A 轉(zhuǎn)換器 D/A 轉(zhuǎn)換器用于將數(shù)碼寄存器輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為步進砝碼電壓，該進步砝碼電壓作為反饋信號送入比較器的輸入端，與被測電壓進行比較。 D/A 轉(zhuǎn)換器主要由基準電壓、電阻解碼網(wǎng)絡(luò)和求和放大器三部分組成。常用的電阻解碼網(wǎng)絡(luò)有權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、倒 T 型電阻網(wǎng)絡(luò)及二 /十進制電阻網(wǎng)絡(luò)等。 (2) 比較器 比較器實際上是高靈敏度的差值放大器，完成被測電壓 Ux 和步進砝碼電壓U0 的比較運算。若輸入電壓 UUx 0? ，則比較器輸出的差值
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