【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （課本 11頁(yè)） 在通信系統(tǒng)傳輸中，關(guān)心傳輸過程中各部位 幅度的相對(duì)變化 情況。這里幅度統(tǒng)稱作 “電平”， 它可以是功率、電壓或電流， 但大多是指電壓電平。 分貝值是被測(cè)量與同類的某一基準(zhǔn)量比值的對(duì)數(shù)。常用的被 測(cè)量是功率和電壓。對(duì)于功率比 0lgPPx這是個(gè)無(wú)量綱的比值，叫做 1貝爾 (Bel)。在實(shí)際應(yīng)用中，貝 爾太大，常用分貝，寫作 dB(deei Bel)來(lái)度量，即 1貝爾等于 10dB，所以，以 dB表示的功率比為 0lg10 PPx當(dāng) Px＞ P0時(shí) dB值為正，而 Px＜ P0時(shí) dB值為負(fù)， Px=P0時(shí)為 0dB。 由 P=UI=U2/R關(guān)系式可得電壓比的對(duì)數(shù) 02020lg20//lg10lg10 UURU RUPP xxx ?? （ ） 實(shí)際應(yīng)用中，以基準(zhǔn)量 P0=1mW作為零功率電平（ 0db）， 則任意 功率電平 定義為： dBmWpP xw 1lg10? （ ） 此時(shí)，若負(fù)載電阻為通信中的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載 R=600Ω，則基準(zhǔn)電壓 VRPU 7 7 ??，則絕對(duì) 電壓電平 VUP xu ?（ ） 1mW 600Ω U I P0 圖 絕對(duì)功率電平示意圖 因此，當(dāng)被測(cè)點(diǎn)負(fù)載（電平表的輸入電阻）為 600Ω時(shí)，電壓 電平等于功率電平 Pu=PW=P。若非為標(biāo)準(zhǔn)電阻 600Ω時(shí)，要 加修正項(xiàng)： ZPZUZUP uxxw600lg10600lg10lg20600lg1022????? （ ） 實(shí)質(zhì)上，分貝測(cè)量就是交流電壓的測(cè)量，只是表盤以 dB分度。 UX 步進(jìn)衰減器 （ dB） + 30… 例：用放大器測(cè)量一放大器輸出的電壓電平，“輸入電平”選 擇開關(guān)臵于＋ 10db，表頭讀數(shù)為－ 7db，則被測(cè)電壓電平為： UX =+10dB7dB=3dB 被測(cè)電平的讀出：所選擇的電壓量程值和表頭讀數(shù)的代數(shù)和。 數(shù)字電壓表概述 (課本 153頁(yè) ) 數(shù)字電壓表組成原理 數(shù)字電壓表 (DVM—Digital Voltmeter) 圖 直流數(shù)字電壓表的基本方框圖 輸入 模擬部分 數(shù)字部分 電源 輸入 電路 轉(zhuǎn)換器 AD 計(jì)數(shù)器 顯示器 輯電路 控制邏 數(shù)字電壓表的主要工作特性 (課本 154頁(yè) ) 1. 測(cè)量范圍 1）量程 借助于分壓器和輸入放大器來(lái)實(shí)現(xiàn) (~1kv) 量程分 基本量程 不經(jīng)衰減和放大的量程，誤差最小 手動(dòng)量程 手控?fù)Q的量程 ,例 :200mV,2V,20V,200V 自動(dòng)量程 程序控制的量程 2)位數(shù) 顯示位數(shù) ：通常為 3189。位～ 8189。位。 判定數(shù)字儀表的位數(shù)有兩條原則： ① 能顯示從 0～ 9所有數(shù)字的位是 整數(shù) 值； ② 分?jǐn)?shù)位的數(shù)值是以最大顯示值中最高位數(shù)字為分子，用滿 量程時(shí)最高位數(shù)字做分母。 例如， 1999≈2022， 3 1/2 三位半 39999 ≈40000， 4 3/4 四又四分之三位 499999 ≈500000， 5 4/5 五又五分之四位 3) 超量程能力 在臨界量程處，不會(huì)降低精度和分辨力。 10V檔： （ 只能顯示 ） 100V檔： （ 只能顯示 ） 測(cè)量 ： 溢出 1 丟失 6 1999 999 1000 2022 ‖ ‖ 超量程 100%（ 優(yōu)秀設(shè)計(jì) 只要加個(gè)數(shù)碼管 ） 數(shù)字電壓表在最低電壓量程上末位 1個(gè)字所代表的電壓值，稱 做儀表的 分辨力 ，它反映儀表靈敏度的高低。分辨力隨顯示 位數(shù)的增加而提高。 例如， 3189。、 4189。位、 8189。位 DVM的最高分辨力分別為 100μV、 10μV、 1nV。 1. 999999V： 量程 /最大顯示值 =2/1999999 =2/2022000V=106V=1μV V mV μV 分辨率 ：數(shù)字電壓表的分辨力指標(biāo)亦可用分辨率來(lái)表示。分 辨率是指所能顯示的最小數(shù)字（零除外）與最大數(shù)字的百分 比。例如， 3189。位 DVM的分辨率為 1/1999≈％。 由于分辨力與數(shù)字電壓表中 A/D的位數(shù)有關(guān)，位數(shù)越多，分辨 力愈高，故有時(shí)稱具有多少位的分辨力。例如，稱 12位 A/D具 有 12位分辨力，有時(shí)也用最低有效位 LSB的步長(zhǎng)表示，把分辨 力說成分辨率 1/212或 1/4096或。同時(shí)，分辨力越高，被測(cè)電 壓愈小，電壓表愈靈敏，故有時(shí)把分辨力稱作靈敏度。 數(shù)字電壓表的 固有誤差 用 絕對(duì)誤差 Δ表示，其表示方式有多種： ΔU=177。 (a％ Ux十 b％ Um) =177。 (a％ Ux十 n字 ) =177。 (appmUx十 bppmUm) 例： DS14基本量程 5V， 4 4/5位 ΔU=177。 (％ Ux十 ％ Um) =177。 ( *5) =177。 (60*106Ux+) =177。 (60ppmUx十 1個(gè)字 ) 末位跳 1個(gè)字 100μV 滿度誤差 決定量化誤差 、內(nèi)部噪聲 讀數(shù)誤差 決定轉(zhuǎn)換系數(shù) 、 非線性 任一讀數(shù)下的相對(duì)誤差為 ???????? ?????xmx UUbaUU %%? （ ） ?由此式可見， 隨讀數(shù) Ux減小而增加，故在測(cè)量小電壓時(shí)，宜 換用較小的量程檔，以提高測(cè)量精度。此結(jié)果與模擬電壓表是 一致的。 教材中用 d表示 分辨力 準(zhǔn)確度（誤差） ≠ 需要指出，分辨力與準(zhǔn)確度屬于兩個(gè)不同的概念。前者表征 儀表的“ 靈敏性 ”，即對(duì)微小電壓的“識(shí)別”能力；后者反映測(cè) 量的“ 準(zhǔn)確性 ”，即測(cè)量結(jié)果與真值的一致程度。二者無(wú)必然 的聯(lián)系，因此不能混為一談，更不得將分辨力（或分辨率） 誤以為是類似于準(zhǔn)確度的一項(xiàng)指標(biāo)。實(shí)際上分辨力僅與儀表 顯示位數(shù)有關(guān)，而準(zhǔn)確度則取決于 A/D 轉(zhuǎn)換器等的總誤差。 從測(cè)量角度看，分辨力是“虛”指標(biāo)（與測(cè)量誤差無(wú)關(guān)），準(zhǔn) 確度才是“實(shí)”指標(biāo)（代表測(cè)量誤差的大?。?。 因此，任意增加顯示位數(shù)來(lái)提高儀表分辨力的方案是不可取的。 例選用分辨率為 24位的 A/D，并不能保證實(shí)現(xiàn) 24位的準(zhǔn)確度。 在設(shè)計(jì)上通常， 分辨力應(yīng)高于準(zhǔn)確度，保證分辨力不會(huì)制約 可獲得的準(zhǔn)確度，以保證從讀數(shù)中檢測(cè)出小的變化量。 例： 用 4 189。位 sx1842DVM測(cè) ，分別用 2V檔和 200檔測(cè)量，已知： 2V檔固有誤差： 177。 %Ux 177。 1個(gè)字， 200V檔固有誤差： 177。 %Ux 177。 1個(gè)字 問：兩種情況下由固有誤差引起的測(cè)量誤差各為多少？ 解： 因 4 189。位 DVM最大顯示為 19999，所以 2v和 200v檔的 177。 1個(gè)字分別代表： 22 0 .0 0 0 119999dV? ? ? ?200200 0 . 0 119999dV? ? ? ?202200 0 . 0 3 % 0 . 0 1 0 . 0 3 % 0 . 6 7 % 0 . 7 0 %1 . 5U UU? ? ??? ? ? ? ? ?22 0 . 0 2 5 % 0 . 0 0 0 1 0 . 0 3 2 %1 . 5U UU?? ??? ? ? ?結(jié)論 ： “ 177。 1個(gè)字”誤差對(duì)測(cè)結(jié)果不一樣，測(cè)量時(shí)應(yīng)盡量選擇合適的量程。同模擬電壓表結(jié)論一致。 DVM有 4 189。位分辨力，但不正確使用，則達(dá)不到應(yīng)有的準(zhǔn)確度。故分辨力高不等于準(zhǔn)確度高。 4. 測(cè)量速率 測(cè)量速率是每秒鐘對(duì)被測(cè)電壓的 測(cè)量次數(shù)或測(cè)量一次所需的 時(shí)間 ，它主要取決于 DVM中所采用的 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率。 5. 輸入阻抗與輸入電流 目前，多數(shù)數(shù)字電壓表的輸入級(jí)用場(chǎng)效應(yīng)管組成，在小量程上， 其輸入阻抗可高達(dá) 104MΩ以上，在大量程時(shí) (如 100V、 1000 V 等 )，由于使用了分壓器，輸入阻抗一般為 10MΩ。 6.