【正文】 計算公式為： %100)21(%1002%100 ?????????PPxKKU??????4． 2． 3 有效值電。 即： α=KUp α為峰值電壓表的示值， Up為被測電壓的峰值， K為定度系數。 ● 對于非正弦波的任意波形，讀數 α沒有直接意義（既不等于其峰值 Vp也不等于其有效值 V）。 二、定度系數 ● 表頭刻度按（純） 正弦波有效值定度 。 解 ： Ux(t)=(10+5sinωt)V Uxm+=5V, Uxp+=10+5=15V 所以：串聯式檢波器輸出對應 Uxp+=15V。 (RD為二極管內阻， RDC為充電常數； RC為放電常數 ) 所以： UR(t)= Ui(t)–Uc(t) UR = Ui –Uc ≈ Ui –UP+ =U0 –UP+ =–Um+ Uc 0 t UC Ux 總結：串聯式峰值檢波器： UR=UP+，電路中的電容 C起濾波 作用； 并聯式峰值檢波器： UR =–Um+， 電路中的電容 C有隔直 流和濾波作用。 (RD為二極管內阻， RDC為充電常數； RC為放電常數 ) 所以： UR= Uc ≈ UP+ Uc 0 t UR 4． 2． 2 峰值電壓表 C D R + – + – ~Ui(t) UR Uc b)并聯式 b)并聯式： 判斷二極管的導通及截止情況； Ui(t)Uc(t),D導通，向 C充電， UR(t)=0, RDCTmin。 工作原理： a)串聯式： 判斷二極管的導通及截止情況； Ui(t)Uc(t),D導通，向 C充電， UR(t)=Uc(t), RDCTmin。 對與正弦波， U=α =K U，于是可得 ??? FKUUK?? ~~~ ???FKUU ?~ ?? UU 任意 三、均值電壓表的波形誤差 如果被測電壓不為正弦波，直接將均值電壓表示值作為被測電壓的有效值，則會帶來“波形誤差”。但可由讀數 α換算出均值和有效值。 ● 因此：當輸入 u(t)為正弦波時，讀數 α即為 u(t)的有效值 V（而不是該純正弦波的均值）。 01 ()TU u t dtT? ?1）全波平均值 2）半波平均值 正半波平均值： 負半波平均值： 0)(,)(10?? ? tudttuTU T0)(,)(10?? ? tudttuTU T 波峰因數 波峰因數定義：峰值與有效值的比值 ， 用 Kp表示 ， p p U K U ? 峰值 有效值 波形因數 波形因數定義：有效值與平均值的比值 ， 用 KF表示 ， F U K U ? 有效值 平均值 ? ? 4． 2 模擬式交流電壓表 4． 2． 1 均值電壓表 一 、 工作原理 均值響應 ， 即： u(t) ? 放大 ? 均值檢波 ? 驅動表頭 二極管橋式整流 （ 全波整流和半波整流 ） 電路完成 。 u4(t)=(U0+cosωt) V, U1=U0 V 。 u2(t)=cosωt V, U2=0V 。 U相當于交流電壓 u(t)的直流分量 。 交流電壓測量中，平均值通常指經過全波或半波整流后的波形（一般若無特指，均為全波整流）。 三、 交流電壓的基本參數 t u ( t ) V p 0 U m T U0 圖中 ， UP——峰值 ， UM——振幅 ， U0——直流分量 。 峰值 （ Up ） 以零電平為參考的最大電壓幅值 。 混頻器 本機振蕩器 中頻放大器 檢波器 f x f A f 0 2)按檢波器的類型分類 a 、均值電壓表：檢波器為均值檢波器； b 、峰值電壓表：檢波器為峰值檢波器； c 、有效值電壓表：檢波器為有效值檢波器； 數字電壓表（ DVM） （ 1）主要結構： A/D轉換器。 可變量程分壓器 直流放大器 檢波器 ux c 、外差式 其組成為：外差式接收機＋寬頻電平表。 （ 2）分類 1）按檢波器的位置分類 a 、 放大 —檢波式 先放大再檢波 ， 因此靈敏度很高 ， 通頻帶窄 。 各種波形：純正弦波、失真的正弦波，方波，三角波，梯形波；隨機噪聲。 (2)測量范圍寬 微弱信號 :心電醫(yī)學信號、地震波等，納伏級（ 109V）；超高壓信號：電力系統中，數百千伏。 波形如下： x1 x2 計算公式： ?? 212 ??? xx2）顯示方式為 XY時 將顯示方式切換到“ XY‖方式，波形如下 : x1 x2 y1 y2 計算公式 ： 21a r c s in21a r c s inyyxx ??? ?第 4 章 電壓測量 返回 課程目錄 內容提要 電壓測量是電子測量的重要內容之一。U o 1?????R C + + + ui uo1 uo2 SG1631C 輸出 CH1 CH2 相位差的測量 利用 RC移相網絡形成兩路頻率相同相位不同的信號 ， 如下圖連接測試電路 。 UO1的相位超前 UO2 。 5） 讀出被測交流信號的一個周期在熒光屏水平方向所占的距離 x。 3） 將示波器的輸入耦合開關置于 “ AC‖位置 。 （ 2） 測量方法 1） 首先將示波器的掃描速度微調旋鈕置于 “ 校準 ” （ CAL） 位置 。 被測交流信號的周期 T為 T=x 7） 根據式上計算被測交流電壓的峰 峰值 。 5） 調節(jié)垂直靈敏度開關 ， 使熒光屏上顯示的波形適當 ， 記錄 Dy值 。 3） 將示波器的輸入耦合開關置于 “ AC‖位置 。 （ 2） 測量方法 1） 首先應將示波器的垂直偏轉靈敏度微調旋鈕置于校準位置（ CAL） 。Dy 但是 ， 只能測量交流電壓的峰 峰值 。 6）根據公式計算被測直流電壓值。 調整垂直靈敏度開關到適當位置，將示波器的輸入耦合開關撥向“ DC‖檔，觀察此時水平亮線的偏轉方向，若位于前面確定的零電平線上，則被測直流電壓為正極性；若向下偏轉，則為負極性。 將示波器的輸入耦合開關置于 “ GND‖位置 ， 調節(jié)垂直位移旋鈕 ， 將熒光屏上的掃描基線 （ 零電平線 ） 移到熒光屏的中央位置 。 2） 將待測信號送至示波器的垂直輸入端 。 被測直流電壓值為： D C yV h D k? ? ?式中 ， h為被測直流信號線的電壓偏離零電平線的高度；為示波器的垂直靈敏度； k為探頭衰減系數 。將示波器內部校正信號（方波信號）經探頭接入通道，觀察波形形狀。 測量 應在示波管屏幕的有效面積內進行測量，最好將波形的關鍵部位移至屏幕中心區(qū)域觀測，這樣可以避免因示波管的邊緣彎曲而產生測量誤差。如果用掃描線聚焦，很可能只在垂直方式上聚焦，而在水平方向上并未聚焦。 輝度 使用示波器時，亮點輝度要適中，不宜過亮，且光點不應長時間停留在同一點上，以免損壞熒光屏。通電后需預熱幾分鐘再調整各旋鈕 。 （ 5）讀出速度 讀出速度是指將數據從存儲器中讀出的速度，常用“ (時間 )/div‖來表示。水平分辨率由取樣速率和存儲器的容量決定，常以屏幕每格含多少個取樣點或用百分數來表示來。它包括垂直分辨率（電壓分辨率）和水平分辨率（時間分辨率）。實際上，為保證顯示波形的分辨率，一般取 N=4~10倍或更多，即存儲帶寬。 （ 2）存儲帶寬 (B) 存儲帶寬與取樣速率 fs密切相關。 4． 數字存儲示波器的特點 數字存儲示波器的主要技術指標 （ 1）最高取樣速率 最高取樣速率指單位時間內取樣的次數，也稱數字化速率，用每秒鐘完成的 A/D轉換的最高次數來衡量。與此同時， CPU的讀地址計數脈沖加至 D/A轉換器，得到一個階梯波掃描電壓，加到水平放大器放大，驅動 CRT的 X偏轉板，從而實現在 CRT上以稠密的光點包絡重現模擬輸入信號。 在存儲工作階段， 模擬輸入信號先經過適當地放大或衰減，然后再經過“取樣”和“量化”兩個過程的數字化處理，將模擬信號轉換成數字化信號，最后，數字化信號在邏輯控制電路的控制下依次寫入到 RAM中。 3． 5 數字存儲示器 一 、 數字存儲示波器 數字存儲示波器 （ Digital Storage Oscilloscope， 簡稱為 DSO）是將捕捉到的波形通過 A/D轉換進行數字化 ， 而后存入示波管外的數字存儲器中 。 在通用示波器中掃描速度為熒光屏每厘米代表的時間 （ t/cm） 。 （ 2） 取樣密度 取樣密度是指電路掃描時 ， 在示波器屏幕 X軸上顯示的被測信號每格所對應的取樣點數 ， 常用每厘米的光點數來表示 。 當取樣門所用元件工作頻率足夠高時 ， 取樣門的最高工作頻率與取樣脈沖底邊的寬度 τ成反比 。非實時采樣只適用于周期性信號。 則所得的取樣信號的包絡可重現原信號波形 ， 因為波形包絡所經歷的時間變長了 ， 故可用低頻示波器顯示 。 兩個取樣脈沖的時間間隔為 : sT m T t? ? ?二、取樣原理 在取樣技術中，取樣保持器是核心電路，取樣保持器在原理上可等效為一個取樣開關（取樣門）和保持電容的串聯。若取樣脈沖寬度 τ很窄，則可以認為每次取樣所得離散的取樣信號幅度就等于該次取樣瞬間輸入信號的瞬時值。 （ 2）實時取樣：從一個信號波形中取得所有取樣點，來表示一個信號波形的方法； 取 樣 脈 沖p ( t )輸 入 信 號Vi( t )取 樣 信 號Vo( t )tttt輸 入 信 號取 樣 脈 沖取 樣 信 號經 放 大 和 延 長電 路 后 的 信 號（ 顯 示 波 形 ）m Tt?2 t? 3 t? 4 t?sT m T t? ? ?12345（ 3）非實時取樣：從被測信號的許多相鄰波形上取得樣點的方法，或稱為等效取樣。 uy 1uy 2ux 一、概述 1． 取樣的基本概念 （ 1）取樣：就是從被測波形上取得樣點的過程。 該方式適用于被測信號頻率較低的情況 。 ―交替”方式觸發(fā)源的選擇 : 若示波器處于交替觸發(fā)狀態(tài)，即顯示 Y1信號時，用 Y1信號觸發(fā)，顯示 Y2信號時，用 Y2信號觸發(fā)，則原來有相位的兩個信號會顯示為相位相同的信號。 該方式適合于觀察高頻信號。 當“ CH2反相”按鈕按下時，實現 CH1–CH2。 CH2）： 兩通道同時工作， Y Y2通道的信號在公共通道放大器中進行代數相加后送入垂直偏轉板，實現兩信號的“和”或“差”的功能。 （ 2）“ Y2‖通道（ CH2）：接入 Y2通道，單蹤顯示 Y2的波形。根據電子開關工作方式的不同，雙蹤示波器有 5種顯示方式。 雙蹤示波器的 Y通道工作原理如圖所示 。 二 、 多蹤示波 工作原理： 多蹤示波是在單線示波的基礎上增加了電子開關而形成的 。各通道、各波形之間產生的交叉干擾可以減少或消除，可獲得較高的測量準確度。 3． 校準信號發(fā)生器 作用：產生幅度和頻率準確的基準方波信號 ， 為儀器本身提供校準信號源 ， 以便隨時校準示波器的垂直靈敏度和掃描時間因數 。 高壓電源電路多用于示波器的高 、 中壓供電 。 （ 3）“峰值自動（ PP AUTO）”： 同“自動方式”，只是不需調節(jié)觸發(fā)電平葉可使波形穩(wěn)定。 （ 2）“自動（ AUTO）方式”： 有信號時相當于觸發(fā)掃描，屏幕顯示被測信號波形；無信號時相當于連續(xù)掃描，屏幕顯示水平掃描線。 t t t t 0 0 0 0 波形太小 水平基線太亮，波形太暗 波形合適 連續(xù)掃描 連續(xù)掃描 觸發(fā)掃描 連續(xù)掃描與觸發(fā)掃描的比較： 示波器中觸發(fā)方式的設置：