【文章內容簡介】 （課本 11頁） 在通信系統(tǒng)傳輸中，關心傳輸過程中各部位 幅度的相對變化 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。 分貝值是被測量與同類的某一基準量比值的對數(shù)。常用的被 測量是功率和電壓。對于功率比 0lgPPx這是個無量綱的比值，叫做 1貝爾 (Bel)。在實際應用中，貝 爾太大，常用分貝，寫作 dB(deei Bel)來度量，即 1貝爾等于 10dB，所以，以 dB表示的功率比為 0lg10 PPx當 Px＞ P0時 dB值為正，而 Px＜ P0時 dB值為負， Px=P0時為 0dB。 由 P=UI=U2/R關系式可得電壓比的對數(shù) 02020lg20//lg10lg10 UURU RUPP xxx ?? （ ） 實際應用中，以基準量 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，若負載電阻為通信中的標準負載 R=600Ω，則基準電壓 VRPU 7 7 ??，則絕對 電壓電平 VUP xu ?（ ） 1mW 600Ω U I P0 圖 絕對功率電平示意圖 因此，當被測點負載（電平表的輸入電阻）為 600Ω時，電壓 電平等于功率電平 Pu=PW=P。若非為標準電阻 600Ω時，要 加修正項： ZPZUZUP uxxw600lg10600lg10lg20600lg1022????? （ ） 實質上，分貝測量就是交流電壓的測量，只是表盤以 dB分度。 UX 步進衰減器 （ dB） + 30… 例：用放大器測量一放大器輸出的電壓電平，“輸入電平”選 擇開關臵于＋ 10db，表頭讀數(shù)為－ 7db，則被測電壓電平為： UX =+10dB7dB=3dB 被測電平的讀出：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 ) 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 轉換器 AD 計數(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 ) 1. 測量范圍 1）量程 借助于分壓器和輸入放大器來實現(xiàn) (~1kv) 量程分 基本量程 不經衰減和放大的量程，誤差最小 手動量程 手控換的量程 ,例 :200mV,2V,20V,200V 自動量程 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 分數(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，不會降低精度和分辨力。 10V檔： （ 只能顯示 ） 100V檔： （ 只能顯示 ） 測量 ： 溢出 1 丟失 6 1999 999 1000 2022 ‖ ‖ 超量程 100%（ 優(yōu)秀設計 只要加個數(shù)碼管 ） 數(shù)字電壓表在最低電壓量程上末位 1個字所代表的電壓值，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亦可用分辨率來表示。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，位數(shù)越多，分辨 力愈高，故有時稱具有多少位的分辨力。例如，稱 12位 A/D具 有 12位分辨力，有時也用最低有效位 LSB的步長表示，把分辨 力說成分辨率 1/212或 1/4096或。同時，分辨力越高，被測電 壓愈小，電壓表愈靈敏，故有時把分辨力稱作靈敏度。 數(shù)字電壓表的 固有誤差 用 絕對誤差 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個字 ) 末位跳 1個字 100μV 滿度誤差 決定量化誤差 、內部噪聲 讀數(shù)誤差 決定轉換系數(shù) 、 非線性 任一讀數(shù)下的相對誤差為 ???????? ?????xmx UUbaUU %%? （ ） ?由此式可見， 隨讀數(shù) Ux減小而增加，故在測量小電壓時，宜 換用較小的量程檔，以提高測量精度。此結果與模擬電壓表是 一致的。 教材中用 d表示 分辨力 準確度（誤差） ≠ 需要指出，分辨力與準確度屬于兩個不同的概念。前者表征 儀表的“ 靈敏性 ”，即對微小電壓的“識別”能力；后者反映測 量的“ 準確性 ”，即測量結果與真值的一致程度。二者無必然 的聯(lián)系，因此不能混為一談，更不得將分辨力（或分辨率） 誤以為是類似于準確度的一項指標。實際上分辨力僅與儀表 顯示位數(shù)有關，而準確度則取決于 A/D 轉換器等的總誤差。 從測量角度看，分辨力是“虛”指標（與測量誤差無關），準 確度才是“實”指標（代表測量誤差的大?。?。 因此，任意增加顯示位數(shù)來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，并不能保證實現(xiàn) 24位的準確度。 在設計上通常， 分辨力應高于準確度，保證分辨力不會制約 可獲得的準確度，以保證從讀數(shù)中檢測出小的變化量。 例： 用 4 189。位 sx1842DVM測 ，分別用 2V檔和 200檔測量，已知： 2V檔固有誤差： 177。 %Ux 177。 1個字， 200V檔固有誤差： 177。 %Ux 177。 1個字 問：兩種情況下由固有誤差引起的測量誤差各為多少？ 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?? ??? ? ? ?結論 ： “ 177。 1個字”誤差對測結果不一樣，測量時應盡量選擇合適的量程。同模擬電壓表結論一致。 DVM有 4 189。位分辨力，但不正確使用，則達不到應有的準確度。故分辨力高不等于準確度高。 4. 測量速率 測量速率是每秒鐘對被測電壓的 測量次數(shù)或測量一次所需的 時間 ，它主要取決于 DVM中所采用的 A/D轉換器的轉換速率。 5. 輸入阻抗與輸入電流 目前，多數(shù)數(shù)字電壓表的輸入級用場效應管組成，在小量程上， 其輸入阻抗可高達 104MΩ以上，在大量程時 (如 100V、 1000 V 等 )，由于使用了分壓器，輸入阻抗一般為 10MΩ。 6.