【正文】 如基本量程為 10V的 DVM，可擴展出 、 1V、 10V、 100V、1000V等五檔量程； ? 基本量程為 2V或 20V的 DVM，可擴展出 200mV、 2V、 20V、200V、 1000V等五檔量程。 ? 量程 ? 基本量程 ：無衰減或放大時的輸入電壓范圍，由 A/D轉換器動態(tài)范圍確定。 ? 如 4位 DVM，具有 4位完整顯示位，其最大顯示數(shù)字為 9999 。 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。 ? 基于微處理器的智能化 DVM稱為 數(shù)字多用表（ DMM，Digital MultiMeter） 。 ? 通過 ACDC變換電路，也可測量交流電壓的有效值、平均值、峰值，構成 交流數(shù)字電壓表 。 ? 邏輯控制電路：在統(tǒng)一時鐘作用下，完成內(nèi)部電路的協(xié)調(diào)有序工作。 ? 核心部件是 A/D轉換器（ Analog to Digital Converter，簡稱 ADC），實現(xiàn)模擬電壓到數(shù)字量的轉換。 ? 組成框圖 輸 入 電 路 A / D 轉 換 器數(shù) 字顯 示 器邏 輯 控 制電 路時 鐘發(fā) 生 器模 擬 部 分 數(shù) 字 部 分Vx5． 4． 1 DVM的組成原理及主要性能指標 ? 1） DVM的組成 ? 組成框圖 ? 包括模擬和數(shù)字兩部分。 此時，讀數(shù)值為 224 1 11 .. .352 ppV V V? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?1pP VK V??方波2 2 2 24 1 1 1 11 5 7 92 ppVV? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?4）實例分析 若將上式的讀數(shù)值作為實際有效值，所產(chǎn)生的波形誤差為： 結論：有效值電壓表其有限帶寬對測量非正弦電壓時的 波形誤差總是負值（讀數(shù)結果偏?。?，顯然，電壓表帶寬愈寬（可通過的波形諧波頻率愈高），相應的波形誤差愈小。 [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。 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。 ? 由于 削波和帶寬限制 ，將可能損失一部分被測信號的有效值，帶來負的測量誤差。 ? 讀數(shù)的換算：根據(jù)波形因數(shù)， 將讀數(shù)換算成有效值（或均值）。 5）電壓表的使用 ? 均值電壓表 ? 放大 檢波式。 ? 讀數(shù)的換算：根據(jù)波峰因數(shù)， 將讀數(shù)換算成有效值（或峰值）。 ? 峰值響應、 頻率范圍較寬 （達 1000MHz）但 靈敏度低（ mV級）。 5）電壓表的使用 ? 了解不同電壓表的性能特點，根據(jù)應用場合加以選用。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。 —— 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。 ? 直流放大器的零點漂移也將影響電壓表的靈敏度。 ? 為減小高頻信號在傳輸過程中的損失，通常將峰值檢波器直接設計在探頭中。 峰 值檢 波 器步 進分 壓 器直 流放 大 器u A步 進分 壓 器斬 波 穩(wěn) 零 式放 大 器u A( a )峰 值 檢 波 器( 探 頭 內(nèi) )( b )1）檢波 放大式電壓表 ? 檢波器 ? 為提高頻率范圍，采用 超高頻二極管檢波 ，其頻率范圍可從直流到幾百兆赫，并具有較高的輸入阻抗。 ? 檢波器 ? 決定電壓表的頻率范圍、輸入阻抗和分辨力。 ? 模擬電壓表的兩個重要指標：帶寬和靈敏度 (分辨力 )。 波形誤差為： 1 1 .4 1 0 0 % 2 9 %1 .4??? ? ? ?(可見若不換算，波形誤差是很大的 ) 4）實例分析 [例 ] 用具有正弦有效值刻度的均值電壓表測量一個方波電壓 ， 讀數(shù)為 ，問該方波電壓的有效值為多少 ？ [解 ] 根據(jù)上述均值電壓表的刻度特性 ， 由讀數(shù) α= ， 第一步 ， 假設電壓表有一正弦波輸入 ， 其有效值 =； 第二步 ， 該正弦波的均值 == ； 第三步 ， 將方波電壓引入電壓表輸入 ， 其均值 ； 第四步 ， 查表可知 ， 方波的波形因數(shù) =1， 則該方波的有效值為 : 。 ? 波形誤差。（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）。 V平 均 值 檢 波表 頭 ( 讀 數(shù) = α )u (t)α3）平均值電壓表原理、刻度特性和誤差分析 ? 刻度特性 ? 由讀數(shù) α 換算出均值和有效值的換算步驟如下： ? 第一步，把讀數(shù) α 想象為有效值等于 α 的純正弦波輸入時的讀數(shù)，即 ? 第二步，由 計算該純正弦波均值 ? 第三步，假設均值等于 的被測波形（任意波）輸入 ，即 注： “ 對于均值電壓表，（任意波形的）均值相等，則讀數(shù)相等 ” 。 對于非正弦波的任意波形，讀數(shù) α 沒有直接意義（既不等于其均值也不等于其有效值 V）。 2 1 . 4 12 1 . 4 1ppKK?????? ??????????p（任意波）峰值V（任意波）有效值V2212 2 2p p ppK K KK??????? ? ? ?3）平均值電壓表原理、刻度特性和誤差分析 ? 原理 ? 均值響應，即： u(t) ?放大 ?均值檢波 ?驅動表頭 ? 刻度特性 ? 表頭刻度按（純） 正弦波有效值刻度 。 ? 波形誤差。（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）。 峰 值 檢 波表 頭 ( 讀 數(shù) = α )V pu (t)α2）峰值電壓表原理、刻度特性和誤差分析 ? 刻度特性 ? 由讀數(shù) α 換算出峰值和有效值的換算步驟如下： ? 第一步，把讀數(shù) α 想象為有效值等于 α 的純正弦波輸入時的讀數(shù)，即 ? 第二步，將 V~轉換為該純正弦波的峰值 ? 第三步，假設峰值等于 Vp~的被測波形（任意波）輸入 ，即 注： “ 對于峰值電壓表，（任意波形的）峰值相等，則讀數(shù)相等 ” 。 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）。 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，即： u(t)?峰值檢波 ?放大 ?驅動表頭 ? 刻度特性 ? 表頭刻度按（純） 正弦波有效值刻度 。 ? 缺點：受環(huán)境溫度影響較大，結構復雜，價格較貴。 1）交流 /直流電壓（ ACDC）轉換原理 ? 有效值電壓表的特點 ? 比如，對非正弦波，可視為由基波和各次諧波構成， 若其有效值分別為 V V V …… ，則讀數(shù) ? 但實際有效值電壓表，下面兩種情況使讀數(shù)偏?。? 對于波峰因數(shù)較大的交流電壓波形，由于電路飽和使電壓表可能出現(xiàn) “ 削波 ” ；高于電壓表 有效帶寬的波形分量將被抑制。 Ru ( t )冷端T 0加熱絲熱端T測 量 熱 偶電 流 表平 衡 熱 偶+VoExEfVi熱端T連 接 導 線差 分 放 大 器1）交流 /直流電壓（ ACDC）轉換原理 ? 上圖中，通過平衡熱偶形成一個電壓負反饋系統(tǒng)。如下圖。 ? 熱電偶溫度測量原理： 若冷端溫度為恒定的參考溫度，則通過熱電動勢就可得到熱端（被測溫度點）的溫度。 ? 熱電效應原理圖 ? 當熱端 T和冷端 T0存在溫差時（即 T≠T0 ），則存在熱電動勢，且 熱電動勢的大小與溫差 ΔT=T T0成正比。 ? 單片集成 TRMS/DC電路，如 AD536AK等。 ? 因此，實際應用中，采用 分段逼近平方律 的二極管伏安特性曲線圖的電路。 01 ( ) ( )22Tod m d mu t u tI dtT r r r r?? ???oI ()ut1）交流 /直流電壓（ ACDC）轉換原理 ? 有效值檢波原理 ? 利用二極管平方律伏安特性檢波 ? 根據(jù) 為得到有效值 ,首先需對 u(t)平方 小信號時二極管正向伏安特性曲線可近似為平方關系。 （電容 C用于濾除整流后的交流成分，避免指針擺動） I0u ( t)D 1 D 2D 3 D 4CCu ( t)D 1D 2I01）交流 /直流電壓（ ACDC）轉換原理 ? 平均值檢波原理 ? 以全波整流電路為例， I0的平均值為 式中， T為 u(t)的周期， rd和 rm分別為檢波二極管的正向導通電阻和電流表內(nèi)阻，可視為常數(shù)（它反映了檢波器的靈敏度 ）。 m i n m a x( ) ,s d LR r C T R C T?1）交流 /直流電壓（ ACDC）轉換原理 ? 平均值檢波原理 ? 由二極管橋式整流（全波整流和半波整流）電路完成。 為此，要求： 式中， Rs和 rd分別為等效信號源 u(t)的內(nèi)阻和二極管正向導通電阻， C為充電電容（并聯(lián)式檢波電路中 C還起到隔直流的作用）， RL為等效負載電阻， Tmin和 Tmax為u(t)的最小和最大周期。如下圖。 ? 峰值檢波原理 由二極管峰值檢波電路完成。 交流電壓 〉 有效值、峰值和平均值的轉換，稱為 AC