電子測量與儀器 第三章 電壓測量與電壓表2課件

3.3.4使用方法及注意事項選擇量程、頻率范圍、誤差和輸入阻抗合適的電壓表外，還應注意：

（1）調(diào)零（2）量程選擇（3）拆接線順序（4）測量非正弦波電壓（5）測量音頻電壓（6）測量電平值電平即絕對電平，有功率電平Pw和電壓電平Pu之分。-12.數(shù)字式電壓表DVM核心：A/D（模/數(shù)）變換器將模擬量變換成數(shù)字量，十進制數(shù)字形式顯示被測電壓值直流數(shù)字電壓表。直流數(shù)字電壓表+交直流變換器=交流數(shù)字電壓表A/D變換器分為積分式、（直流數(shù)字電壓表）比較式

復合式2數(shù)字電壓表組成，如圖3.5所示。輸入電路A/D變換器計數(shù)器圖3.5數(shù)字電壓表組成框圖被測輸入寄存顯示電路邏輯控制電路模擬電路數(shù)字邏輯電路顯示電路數(shù)字電壓表的特點：不能完全代替模擬式電壓表。3[例3-3]某5位DVM在5V量程測得電壓為2V，已知5V量程的固有誤差計算式為ΔU=±(0.005%Ux+0.004%Um)，試求DVM的固有誤差、讀數(shù)誤差和滿度誤差各是多少？滿度誤差相當于幾個字？解：因為DVM位數(shù)為5，且量程為5V，所以電壓表末尾1個單位為0.0001V。讀數(shù)誤差為：±0.005%Ux=±0.005%×2V=±0.0001V滿度誤差為：±0.004%Um=±0.004%×5V=±0.0002V滿度誤差相當于：固有誤差：±（0.0001V+0.0002V）=±0.0003V答：（略）54.輸入電阻和輸入零電流5.抗干擾能力數(shù)字電壓表的抗干擾能力較強.通常用串模干擾抑制比和共模干擾抑制比來表示.HDVM

Lusm1usm2ux(a)被測信號源HLuxZ2Z1R1R2RCucmRS被測信號源I1I2(b)DVM圖3.19串模干擾和共模干擾示意圖6串模干擾抑制比一般是針對工頻干擾而言，計算如下：共模干擾抑制比計算如下：6.測量速度測量速度是指在單位時間內(nèi)，以規(guī)定的準確度完成的最大測量次數(shù)，或完成單次測量所用的時間。73.4.2A/D變換器直流數(shù)字電壓表數(shù)字電壓表的核心是A/D變換器常用雙積分式A/D變換器、逐次比較式A/D變換器。1.雙積分式A/D變換器原理：將直流電壓與基準電壓的比較通過兩次積分變換為兩個時間段的比較，并由此將模擬電壓變換為與其輸入電壓的平均值（即輸入直流電壓）成正比的時間段，時間段的長短則由計數(shù)器來測定，計數(shù)器所得的計數(shù)值即A/D變換的結果。工作過程：準備、取樣和比較三個階段8T1定時正向積分T2定值反向積分t1t0t2t3URtttp(t)N1N2000uo(t)ui(t)

Ux

U'x圖3.21雙積分式A/D變換器工作波形

102.三次積分式A/D變換器原理：將雙積分式A/D變換器的第二次積分（定值反向積分）分成兩次進行：粗積分、精積分。工作過程：準備、取樣、粗積分和精積分四個階段（1）取樣階段（t1～t2）－Ux被接入積分器，開始取樣（第一次積分），取樣時間由計數(shù)器低位部分溢出脈沖控制，設t2時刻結束取樣，則取樣時間為（t2－t1）=2n/f0,即計數(shù)器所計脈沖數(shù)為N1=2n。12－UxURUR/2n－∞++RC比較器1邏輯控制電路Ur比較器2S4S3S2時鐘f022n-1～2n2n-1～20（低位）（高位）計數(shù)器t3指令t4指令圖3.22三次積分式A/D變換器原理圖S114t0t1t2t3t4Urtuo(t)0圖3.23三次積分式A/D變換器積分器輸出波形153.逐次比較式A/D變換器原理：按照“大者棄、小者留”的原則，將被測電壓與可變基準電壓逐次進行比較，直至逼近被測電壓值。數(shù)碼寄存器SAR(SuccessiveApproximationRegister)在時鐘脈沖的作用下逐次提供從高位到低位代表不同電壓（即跳步電壓）的二進制基準碼?；玖砍虧M度值UR=10V，A/D變換器的位數(shù)為6位（二進制），則從高位到低位每個二進制基準碼的跳步電壓值分別為5V（10×2-1）、2.5V(10×2-2)、1.25V(10×2-3)、0.625V(10×2-4)、0.3125V(10×2-5)、0.15625V(10×2-6)。工作過程：UR=10VUx=5.625VY=(100100)216

Ux

電壓比較器數(shù)碼寄存器譯碼顯示D/A變換器基準電壓邏輯控制電路時鐘脈沖

UsY1～Y6圖3.24逐次比較式A/D變換器原理框圖

UR17

(2)逐次比較式A/D變換器特點①優(yōu)點為變換速度快、精度高。這是因為跳步電壓是按照2-nUR遞減設置的，沒有雙積分式A/D變換器中電壓的積分過程，且只要二進制數(shù)碼位數(shù)足夠多，其精度亦很高。②缺點為抗干擾能力差。這是因為電壓比較器的輸入是被測電壓瞬時值，所以外界任何干擾電壓的串入都可以影響測量結果，通常在輸入端設置低通濾波器來抑制串模工頻干擾。常見逐次比較式A/D變換器集成電路有：

18

積分電路

基準電壓±UR－∞++運放邏輯控制電路零比較器閘門計數(shù)器時鐘脈沖顯示復零溢出CR圖3.25DS-26A型直流數(shù)字電壓表原理框圖電子開關2電子開關1衰減放大輸入電路20本章小結

本章介紹電子電壓表，它是電子測量儀器中使用最廣泛的、也是最為重要的儀器之一。 （1）電子電壓表分為模擬式和數(shù)字式電壓表兩大類。 （2）交流電壓表的結構類型有檢波-放大式、放大-檢波式和外差式等多種，性能最好的是外差式電壓表，頻寬范圍大的是檢波-放大式。 （3）測量交流電壓時，一般利用檢波器將交流電壓變換為直流電壓。檢波器分為均值、峰值、有效值檢