1、第第3 3章章 使用電壓表測量電壓參數使用電壓表測量電壓參數3.1 概述概述3.2 模擬式電壓表模擬式電壓表3.3 數字式電壓表數字式電壓表3.4 數字多用表數字多用表內容提要：內容提要： 重點：重點： 交流電壓信號的表征形式和表征量值的交流電壓信號的表征形式和表征量值的相互轉換；電壓測量儀器的工作原理相互轉換；電壓測量儀器的工作原理難點：難點：l交流電壓信號的表征形式和表征量值的交流電壓信號的表征形式和表征量值的相互轉換相互轉換測量電壓常用的主要儀器儀表測量電壓常用的主要儀器儀表 模擬萬用表模擬萬用表 數字萬用表數字萬用表有效值數字萬用表有效值數字萬用表 圖形萬用表圖形萬用表 多重顯示多重顯

2、示數字多用表數字多用表 臺式數字多用表臺式數字多用表單指針交流毫伏表單指針交流毫伏表超高頻毫伏表超高頻毫伏表視頻毫伏表視頻毫伏表3.1 概述二二.電壓表的分類電壓表的分類分為直流電壓表和交流電壓表兩大類。分為直流電壓表和交流電壓表兩大類。三三.交流電壓表的基本參數交流電壓表的基本參數1.1. 峰值峰值up 以零電平為參考的最大電壓幅值（用以零電平為參考的最大電壓幅值（用u up p表示表示 ），），有正峰值和負峰值，包括在一起稱峰有正峰值和負峰值，包括在一起稱峰- -峰值，用峰值，用u up-pp-p表示。表示。注：以直流分量為參考的最大電壓幅值稱為振幅注：以直流分量為參考的最大電壓幅值稱為振

3、幅, ,（u um m表示）表示）3. 有效值有效值定義：交流電壓定義：交流電壓u(t)u(t)在一個周期在一個周期t t內，通過某純電阻內，通過某純電阻負載負載r r所產生的熱量，與一個直流電壓所產生的熱量，與一個直流電壓u u在同一負載在同一負載上產生的熱量相等時，則該直流電壓上產生的熱量相等時，則該直流電壓u u的數值就表示的數值就表示了交流電壓了交流電壓u(t)u(t)的有效值。的有效值。 有效值表達式：有效值表達式：201( )tuu t dtt2.平均值平均值01( )tuu t dtt數學上定義為：數學上定義為： 由于正弦周期性的信號器電壓平均值為零，由于正弦周期性的信號器電壓平

4、均值為零，所以實際測量中用檢波后的平均值來表征正弦信所以實際測量中用檢波后的平均值來表征正弦信號的幅度特性。號的幅度特性。01( )tuu t dtt4.4.波形因素波形因素電壓的有效值與平均值之比稱為波形因數電壓的有效值與平均值之比稱為波形因數k kf f，即即正弦信號的波形因素：正弦信號的波形因素：kf =1.11三角波的波形因素：三角波的波形因素：方波信號波形因素：方波信號波形因素：kf =1uukf 32 fk5.5.波峰因數波峰因數k kp p 交流電壓的峰值與有效值之比稱為波峰因數交流電壓的峰值與有效值之比稱為波峰因數k kp p，即，即 正弦信號的波峰因素：正弦信號的波峰因素：三

5、角波的波峰因素：三角波的波峰因素：方波信號波峰因素：方波信號波峰因素：k kp p=1=1 uukpp 2 pk3 pk 名稱波形因數kf波峰因數kp有效值平均值正弦波正弦波1.111.414up/2up/半波整流半波整流1.572up/up/全波整流全波整流1.111.414up/2up/三角波三角波1.151.73up/up/2鋸齒波鋸齒波1.151.73up/up/方波方波11upup白噪聲白噪聲1.253 upup/3.751322233表表4.1 幾種典型的交流電壓波形的參數幾種典型的交流電壓波形的參數2四四. 電壓測量分類電壓測量分類1.按測量對象分按測量對象分：直流電壓測量和交流

6、電壓測量。：直流電壓測量和交流電壓測量。2. 按測量技術不同分按測量技術不同分：模擬測量和數字測量。：模擬測量和數字測量。五五.電壓表的分類電壓表的分類1. 模擬電壓表模擬電壓表 大多數為指針式儀表。一般用直流電流表表頭大多數為指針式儀表。一般用直流電流表表頭作為指示器。測量電壓時一般經過放大或衰減變成作為指示器。測量電壓時一般經過放大或衰減變成直流電流來測量。對交流電壓要先將其經過交流直流電流來測量。對交流電壓要先將其經過交流-直流變換器及檢波器，將其轉換為直流電壓再進行直流變換器及檢波器，將其轉換為直流電壓再進行測量。測量。模擬電壓表分為均值電壓表、有效值電壓表、和模擬電壓表分為均值電壓表

7、、有效值電壓表、和峰值電壓表。按電路組成分可分為檢波峰值電壓表。按電路組成分可分為檢波-放大式放大式電壓表、放大電壓表、放大-檢波式電壓表、外差式電壓表。檢波式電壓表、外差式電壓表。2. 數字電壓表數字電壓表數字電壓表是一種用數字電壓表是一種用a / d 轉換器作為測量機構，轉換器作為測量機構，用數字顯示器顯示測量結果的電壓表。測交流電用數字顯示器顯示測量結果的電壓表。測交流電壓時，必須在壓時，必須在a / d 轉換前對被測電參量進行轉轉換前對被測電參量進行轉換處理。變為直流電壓。換處理。變為直流電壓。a / d 轉換器是數字電壓表的核心部分。直接影轉換器是數字電壓表的核心部分。直接影響到數字

8、電壓表的技術性能。響到數字電壓表的技術性能。六六. .電壓表的技術指標電壓表的技術指標1.1.頻率范圍頻率范圍2.2.量程量程3.3.輸入阻抗輸入阻抗4.4.測量精度測量精度（1 1）滿度值的百分數）滿度值的百分數 %um 。式中。式中 % %為滿度相為滿度相對誤差，對誤差，u um m 為電壓表的滿度值。為電壓表的滿度值。（2 2）讀數值的）讀數值的百分數百分數 %ux 。式中。式中 % %為讀為讀數相對誤差，數相對誤差，u ux x為電壓表的讀數值。為電壓表的讀數值。（3 3）( %ux+ %um) 。 數字電壓表一般采用這種數字電壓表一般采用這種方式。方式。5.5.抗干擾能力抗干擾能力6

9、.6.被測電壓波形種類被測電壓波形種類3.2 3.2 模擬電壓表模擬電壓表一一. .模擬電壓表的分類模擬電壓表的分類 按測量直流或交流分：按測量直流或交流分： 1. 1.直流電壓表：用于測量直流電壓。直流電壓表：用于測量直流電壓。 2. 2.交流電壓表：用于測量交流電壓。一般用交直流變換交流電壓表：用于測量交流電壓。一般用交直流變換器實現變換。器實現變換。 按照測量電壓頻率不同可分為：低頻電壓表、視頻電壓按照測量電壓頻率不同可分為：低頻電壓表、視頻電壓表、高頻電壓表和超高頻電壓表。表、高頻電壓表和超高頻電壓表。 根據電壓表電路組成方式不同，模擬電壓表可以分為：根據電壓表電路組成方式不同，模擬電

10、壓表可以分為： 1. 1. 檢波檢波- -放大式放大式 2. 2. 放大檢波式放大檢波式 3. 3. 外差式外差式二二. . 閱讀一種交流電壓表的技術指標閱讀一種交流電壓表的技術指標 sg2171sg2171交流毫伏交流毫伏表表 是一種均值電壓是一種均值電壓表其靈敏度高、表其靈敏度高、波形失真小。頻波形失真小。頻率范圍率范圍5hz5hz2mhz2mhz。測量電壓。測量電壓的范圍的范圍 30 30 v v 100v.100v. 其它的技術指標其它的技術指標參看課本參看課本68 68 6969頁。頁。三三. .均值電壓表均值電壓表 均值電壓表測量的電壓是交流電壓經過全波均值電壓表測量的電壓是交流電

11、壓經過全波整流后的平均值，即輸入電壓的絕對值在一個周整流后的平均值，即輸入電壓的絕對值在一個周期的平均值。期的平均值。1.檢波電路檢波電路 電子電壓表內使用的均值檢波電路如電子電壓表內使用的均值檢波電路如 圖圖3-11所示。圖所示。圖(a) 為橋式整流電路為橋式整流電路 (b)為半橋式電路為半橋式電路流過電流表的電流正比于輸入電壓的平均值。流過電流表的電流正比于輸入電壓的平均值。2.2.定度系數和波形換算定度系數和波形換算uku 11. 1 uuk 幾乎所有的交流電壓表都是按正弦波電壓的有幾乎所有的交流電壓表都是按正弦波電壓的有效值定度的。如果檢波器不是有效值相應，則標稱效值定度的。如果檢波器

12、不是有效值相應，則標稱值（即示值）與實際值之間存在一個系數，這個系值（即示值）與實際值之間存在一個系數，這個系數稱為定度系數，記作數稱為定度系數，記作k 。對于均值響應檢波器，。對于均值響應檢波器，在額定頻率下加正弦電壓時的示值為在額定頻率下加正弦電壓時的示值為 ：所以定度系數所以定度系數如果用均值電壓表測量純正弦電壓，其示值就是如果用均值電壓表測量純正弦電壓，其示值就是正弦波的有效值。如果被測電壓是非正弦電壓，正弦波的有效值。如果被測電壓是非正弦電壓，則必須把示值經過換算后，才能得到被測電壓的則必須把示值經過換算后，才能得到被測電壓的有效值。有效值。首先按平均值相等示值也相等的原則將示值首先

13、按平均值相等示值也相等的原則將示值u 換算成被測電壓的平均值換算成被測電壓的平均值 ukuu9 . 0 再用波形因素再用波形因素kf 求出被測電壓的有效值求出被測電壓的有效值 ukukuffx9 . 0 小結小結 波形換算的方法是：波形換算的方法是：當被測電壓是任意當被測電壓是任意電壓時，將測量結果（電壓表的示值）先除于電壓時，將測量結果（電壓表的示值）先除于定度系數折算成平均值，再乘以被測電壓的波定度系數折算成平均值，再乘以被測電壓的波形因素即可得到被測電壓的非正弦電壓的有效形因素即可得到被測電壓的非正弦電壓的有效值。值。例例3-1 用全波均值電壓表分別測量方波和三角波電壓，示值均為1v,問

14、被測電壓的有效值分別為多少？解 示值u =1v(1)對于方波 （kf =1） ux = 0.9 kf u =0.9v(2)對于三角波 （ ） ux = 0.9 kf u =1.035v32 fk3. 誤差分析誤差分析 均值電壓表的誤差的主要來源有：指示電均值電壓表的誤差的主要來源有：指示電表的誤差、檢波二極管引起的誤差。表的誤差、檢波二極管引起的誤差。 當以示值當以示值u 作為被測電壓的有效值是所引作為被測電壓的有效值是所引起的絕對誤差為起的絕對誤差為 =u - 0.9kf =（1- 0.9kf ） u 示值相對誤差為示值相對誤差為 ffukuuk9 . 01)9 . 01( 當被測電壓為方波

15、時當被測電壓為方波時 u = 1- 0.9kf =10%當被測電壓為三角波時當被測電壓為三角波時 u = 1-0.9kf =-3.5%由此可見對于不同的波形所產生的誤差的大由此可見對于不同的波形所產生的誤差的大小和方向是不同的。小和方向是不同的。模擬電壓表的讀數方法、使用及注意事項模擬電壓表的讀數方法、使用及注意事項1.電壓表的接線及注意事項電壓表的接線及注意事項（1）要測量某一部分電路兩端的電壓，必須把電壓）要測量某一部分電路兩端的電壓，必須把電壓表與這部分電路并聯起來。表與這部分電路并聯起來。（2）對直流電表必須注意正確連接）對直流電表必須注意正確連接“+”、“-”極性。極性。（3）被測電

16、壓不要超過電壓表的量程。）被測電壓不要超過電壓表的量程。2. 電壓表的讀數方法電壓表的讀數方法（1）首先判斷電壓表的量程。（）首先判斷電壓表的量程。（2）確定大格刻度。）確定大格刻度。（3）確定小格刻度。）確定小格刻度。 （4）最終示數）最終示數sg2171交流毫伏表的使用交流毫伏表的使用參閱課本（參閱課本（ 74頁）頁）交流毫伏表的操作規程交流毫伏表的操作規程參閱課本（參閱課本（74 75頁）頁）電壓表使用之前要先熟悉電壓表的技術性能指電壓表使用之前要先熟悉電壓表的技術性能指標、適用的范圍、使用方法及注意事項等。標、適用的范圍、使用方法及注意事項等。注意注意 對于其它型號的電壓表可能有些地方

17、不對于其它型號的電壓表可能有些地方不一樣。測量之前要詳細閱讀使用說明書。一樣。測量之前要詳細閱讀使用說明書。有效值電壓表有效值電壓表1檢波式有效值電壓表檢波式有效值電壓表 電壓有效值的定義電壓有效值的定義如果通過檢波器來實現，則要求檢波器有平方律如果通過檢波器來實現，則要求檢波器有平方律的伏安特性。利用二極管的正向特性開始部分可的伏安特性。利用二極管的正向特性開始部分可近似得到。如圖近似得到。如圖2所示。設法在電路中抵消起始所示。設法在電路中抵消起始電流，則流過電流表的平均電流則與被測電壓的電流，則流過電流表的平均電流則與被測電壓的平方成正比。從而實現有效值的轉換。平方成正比。從而實現有效值的

18、轉換。二二. 熱電轉換式有效值電壓表熱電轉換式有效值電壓表 它利用熱電效應方式實現有效值電壓測量。圖它利用熱電效應方式實現有效值電壓測量。圖3-13所示為熱電轉換電壓表的原理圖。所示為熱電轉換電壓表的原理圖。 tdttutu02)(1利用被測電流流過加熱絲產生熱量，熱電偶因熱利用被測電流流過加熱絲產生熱量，熱電偶因熱端和冷溫差而產生熱電勢，熱電偶熱端的溫度端和冷溫差而產生熱電勢，熱電偶熱端的溫度正比與被測電壓的有效值的平方，因為熱電勢正比與被測電壓的有效值的平方，因為熱電勢產生流過電流表的電流，所以電流表中電流間產生流過電流表的電流，所以電流表中電流間接正比于被測電壓的有效值的平方。圖接正比于

19、被測電壓的有效值的平方。圖3-14所所示為示為da-24型有效值電壓表簡化方框圖。型有效值電壓表簡化方框圖。三三.計算式有效值電壓表計算式有效值電壓表圖圖3-15 所示為計算式轉換器方框圖。它利用模所示為計算式轉換器方框圖。它利用模擬運算電路乘法器、積分器和開方器以及放大擬運算電路乘法器、積分器和開方器以及放大器。器。數字電壓表（數字電壓表（dvm）指把被測電壓的數值通過數）指把被測電壓的數值通過數字技術，變換成數字量，然后用數碼管、字技術，變換成數字量，然后用數碼管、led顯顯示器以十進制數字顯示被測量電壓值。示器以十進制數字顯示被測量電壓值。數字電壓表具有許多優點：量程范圍寬數字電壓表具有

20、許多優點：量程范圍寬;精度高精度高;并并以數字顯示結果；測量速度快以數字顯示結果；測量速度快;能向外輸出數字能向外輸出數字信號信號;可以與其它存儲、記憶打印設備相連接可以與其它存儲、記憶打印設備相連接;輸輸入阻抗高。入阻抗高。目前已廣泛應用于電壓測量和儀表的目前已廣泛應用于電壓測量和儀表的校準。校準。在數字電壓表的基礎上把其他參數（如電流、電阻、在數字電壓表的基礎上把其他參數（如電流、電阻、交流電壓等）變換為等效的電流電壓，然后通過交流電壓等）變換為等效的電流電壓，然后通過測量電壓獲得其他參數值就構成數字多用表。測量電壓獲得其他參數值就構成數字多用表。3.3 數字電壓表數字電壓表一一. dvm

21、的主要技術指標的主要技術指標1. 電壓測量范圍電壓測量范圍（1 1）量程）量程 基本量程基本量程：無衰減或放大時的輸入電壓范圍，由：無衰減或放大時的輸入電壓范圍，由a/da/d轉換器動態范圍確定，測量誤差最小的量程。轉換器動態范圍確定，測量誤差最小的量程。 通過對輸入電壓（按通過對輸入電壓（按1010倍）放大或衰減，可倍）放大或衰減，可擴展量擴展量程程，測量精度比基本量程的測量精度低，測量精度比基本量程的測量精度低。如：基本量程為如：基本量程為10v10v的的dvmdvm，可擴展出，可擴展出0.1v0.1v，1v1v，10v10v，100v100v，1000v1000v等五檔量程。等五檔量程。

22、基本量程為基本量程為2v2v或或20v20v的的dvmdvm，可擴展出，可擴展出200mv200mv、2v2v、20v20v、200v200v、1000v1000v等五檔量程等五檔量程。（3）超量程能力）超量程能力 當被測電壓超過滿量程時，如當被測電壓超過滿量程時，如dvm使用具有使用具有超量程能力，那么測量結果不會降低精度和分超量程能力，那么測量結果不會降低精度和分辨力辨力。如：如：3 位位dvm測量測量13.94v電壓。電壓。10v檔：檔：19.99v（使用超量程能力，顯示結果（使用超量程能力，顯示結果為為“13.94v”，未降低精度），未降低精度）被測電壓被測電壓 ： 13.94v100

23、v檔：檔： 199.9v（未使用超量程能力，顯示結（未使用超量程能力，顯示結果為果為“13.9v”，降低了測量精度），降低了測量精度） 指能完整顯示的位數指能完整顯示的位數完整顯示位完整顯示位：能夠顯示：能夠顯示09的數字的數字。非完整顯示位非完整顯示位(俗稱半位俗稱半位)：只能顯示只能顯示0和和1（在最（在最高位上）。高位上）。如如 4位位dvm，具有，具有4位完整顯示位，其最大顯位完整顯示位，其最大顯示數字為示數字為9999 。而而 4 1/2 位（位（4位半）位半）dvm，具有，具有4位完整顯位完整顯示位，示位，1位非位非 完整顯示位，其最大顯示數字為完整顯示位，其最大顯示數字為1999

24、9 。最大顯示為最大顯示為59999的數字電壓表為的數字電壓表為 4 3/4 位。位。（2 2）顯示位數）顯示位數 顯示為數完整位的顯示為數完整位的dvm沒有超量程能力，帶有沒有超量程能力，帶有1/2位并以位并以1v、10v、100v分檔的分檔的dvm才有超量才有超量程能力。程能力。帶有帶有1/2位并以位并以2v、20v、200v分檔的分檔的dvm沒有沒有超量程能力。超量程能力。 如：如：5 位dvm，在在10v 量程上最大可顯示量程上最大可顯示19.9999v電壓，允許有電壓，允許有100%的超量程。最大顯的超量程。最大顯示為示為5.9999的的 4 dvm 。如量程按。如量程按5v、50v

25、、500v分檔，則允許有分檔，則允許有20%的超量程。的超量程。 2. 分辨力分辨力 分辨力指分辨力指dvm能夠顯示輸入電壓最小變化值得能夠顯示輸入電壓最小變化值得能力。即顯示其末位讀數跳一個單位所需的最小電能力。即顯示其末位讀數跳一個單位所需的最小電壓變化值。在最小量程上壓變化值。在最小量程上dvm具有最大的分辨力。具有最大的分辨力。3. 測量誤差測量誤差（1）允許誤差允許誤差：在使用的條件下以絕對值形式給出。：在使用的條件下以絕對值形式給出。（2）固有誤差固有誤差：標準條件下的誤差，常以下面形式：標準條件下的誤差，常以下面形式給出：給出： u = ( % ux+ %um ) 式中式中ux

26、被測電壓被測電壓讀數，讀數， um 該量程的滿度值，該量程的滿度值， 誤差相對項系數，誤差相對項系數， % ux為為讀數誤差，隨被測電壓變化而變化。讀數誤差，隨被測電壓變化而變化。 為為誤誤差固定差固定項系數，項系數， %um 表示滿度誤差。對給定量程表示滿度誤差。對給定量程它是不變的。它是不變的。4. 輸入電阻和輸入偏置電流輸入電阻和輸入偏置電流 輸入電阻一般小于輸入電阻一般小于10m ,高準確度的可以達到高準確度的可以達到 1000m 。輸入偏置電流是由一起內部表現得輸入端的電流。輸入偏置電流是由一起內部表現得輸入端的電流。5. 抗干擾特性抗干擾特性分為串模干擾和共模干擾。前者可達分為串模

27、干擾和共模干擾。前者可達5090分貝，分貝，后者可達后者可達80150分貝。分貝。6. 測量速率測量速率每秒幾次每秒幾次幾十次。幾十次。補充串模干擾和共模干擾的知識補充串模干擾和共模干擾的知識采用共模抑制比和串模抑制比來表示采用共模抑制比和串模抑制比來表示dvm的抗的抗干擾能力。干擾能力。串摸干擾是指干擾信號以串摸干擾是指干擾信號以串聯疊加的形式串聯疊加的形式對被對被測信號產生的干擾；測信號產生的干擾；共模干擾是指干擾信號共模干擾是指干擾信號同時作用于同時作用于dvm的兩個的兩個測量輸入端測量輸入端（稱為高端（稱為高端h和低端和低端l）。）。二二 .dvm 的主要類型的主要類型按其模按其模/數

28、轉換器（數轉換器（a/d）原理來分，可分為斜）原理來分，可分為斜坡式、雙積分式、比較式和復合式四類。坡式、雙積分式、比較式和復合式四類。1. 斜坡式數字電壓表斜坡式數字電壓表利用積分器產生的線性斜坡電壓與利用積分器產生的線性斜坡電壓與ux進行比較，進行比較，把把ux轉換成與其瞬時值成比例的時間間隔轉換成與其瞬時值成比例的時間間隔t。2. 比較式數字電壓表比較式數字電壓表：利用輸入的模擬電壓與基準電壓進行比較的方法，利用輸入的模擬電壓與基準電壓進行比較的方法，把模擬量直接轉換成數字量的電壓表。把模擬量直接轉換成數字量的電壓表。 3. 積分式數字電壓表積分式數字電壓表 利用積分器對被測電壓進行正向

29、和反向兩次利用積分器對被測電壓進行正向和反向兩次積分，得到與輸入電壓平均值成正比的時間間積分，得到與輸入電壓平均值成正比的時間間隔隔t，并在，并在t的時間間隔內對時鐘脈沖進行計數，的時間間隔內對時鐘脈沖進行計數，最后用數字顯示被測電壓值。最后用數字顯示被測電壓值。 4.復合式數字電壓表復合式數字電壓表 復合式數字電壓表是將積分式與比較式結合復合式數字電壓表是將積分式與比較式結合起來，取長補短發展起來的一種測速快、抗干擾起來，取長補短發展起來的一種測速快、抗干擾能力強的高精度能力強的高精度dvm。三三.閱讀數字多用表的技術指標閱讀數字多用表的技術指標參閱課本參閱課本8081頁。頁。四四. 斜坡電

30、壓式斜坡電壓式dvm斜坡電壓式斜坡電壓式dvm利用時間這個中間量，測量利用時間這個中間量，測量的第一步使用一個線性斜坡電壓將模擬直的第一步使用一個線性斜坡電壓將模擬直流電壓變換成容易數字化的時間間隔，該流電壓變換成容易數字化的時間間隔，該時間間隔與被測電壓成正比。測量的第二時間間隔與被測電壓成正比。測量的第二步是利用計數器對這個時間間隔進行計數，步是利用計數器對這個時間間隔進行計數，以便把被測量用數字形式顯示出來。斜坡以便把被測量用數字形式顯示出來。斜坡電壓式電壓式dvm簡化方框圖如圖簡化方框圖如圖3-17所示。它所示。它的的a/d轉換部分實質是一個電壓轉換部分實質是一個電壓- 時間時間（u/

31、t）變換器。）變換器。 斜坡電壓發生器是電壓表的核心部分，它產生斜坡電壓發生器是電壓表的核心部分，它產生一個線性良好的斜坡電壓，其變化范圍從一個線性良好的斜坡電壓，其變化范圍從+12v 到到 -12v(對量程為對量程為10v)。斜坡電壓接到。斜坡電壓接到兩個比較器：信號比較器和零比較器。兩比較兩個比較器：信號比較器和零比較器。兩比較器的輸出到邏輯控制電路，后者輸出控制計數器的輸出到邏輯控制電路，后者輸出控制計數閘門的門控制信號，工作原理如圖閘門的門控制信號，工作原理如圖3-18所示。所示。信號比較器將斜坡電壓與輸入被測信號進行比信號比較器將斜坡電壓與輸入被測信號進行比較，當兩者相等時，信號比較

32、器輸出便改變狀較，當兩者相等時，信號比較器輸出便改變狀態。同樣在零比較器中，當斜坡電壓從態。同樣在零比較器中，當斜坡電壓從-12v 到到 + 12v的過程中通過的過程中通過0v時，輸出改變狀態。時，輸出改變狀態。 若斜坡電壓為理想線性的，則若斜坡電壓為理想線性的，則ux=k t,門門控電壓的時間間隔正比于控電壓的時間間隔正比于ux 。在閘門開通期。在閘門開通期間內，時鐘脈沖通過閘門進行計數。適當選擇間內，時鐘脈沖通過閘門進行計數。適當選擇時鐘脈沖頻率和小數點的位置，就能以一定的時鐘脈沖頻率和小數點的位置，就能以一定的位數顯示出被測量。一次測量結束，邏輯控制位數顯示出被測量。一次測量結束，邏輯控

33、制電路輸出復位信號，將計數器置零。用斜坡電電路輸出復位信號，將計數器置零。用斜坡電壓技術所能達到的測量準確度，取決于斜坡電壓技術所能達到的測量準確度，取決于斜坡電壓的線性與絕對斜率的穩定性以及時間測量的壓的線性與絕對斜率的穩定性以及時間測量的準確度。比較器的穩定度也影響測量誤差。測準確度。比較器的穩定度也影響測量誤差。測量轉換是瞬時值。這種量轉換是瞬時值。這種dvm測量的準確度較測量的準確度較低。但電路簡單。在要求準確度不太高的場合低。但電路簡單。在要求準確度不太高的場合有廣泛的應用。有廣泛的應用。五五. 雙積分是雙積分是a/d轉換器轉換器基本原理：利用同一個積分器對被測電壓基本原理：利用同一

34、個積分器對被測電壓ux進進行正向定積分和對基準電壓行正向定積分和對基準電壓ur 反向定積分，通反向定積分，通過兩次積分的比較，將過兩次積分的比較，將ux變換成與之成正比的變換成與之成正比的時間間隔。時間間隔。 其實質也是其實質也是vt變換式。變換式。該積分器優點是抗干擾能力強，靈敏度高，應用該積分器優點是抗干擾能力強，靈敏度高，應用廣泛。廣泛。 雙積分是雙積分是a/d轉換器原理方框圖如圖轉換器原理方框圖如圖3-19所示。所示。其工作過程分三個階段分析。其工作過程分三個階段分析。1. 準備階段（準備階段（t0 t1）：電子開關）：電子開關s4閉合，使積分閉合，使積分電容短路，使之處于初始狀態，為

35、下一步對被電容短路，使之處于初始狀態，為下一步對被測電壓積分做準備。測電壓積分做準備。2. 采樣階段（采樣階段（t1t2) ：電子開關：電子開關s4斷開，斷開， s1閉合，閉合，接入被測電壓（接入被測電壓（-ux) 。積分其作正向積分輸出。積分其作正向積分輸出電壓電壓uout1從從0線性增加，邏輯控制門電路同時打線性增加，邏輯控制門電路同時打開閘門，計數器對時鐘脈沖進行計數。經過預開閘門，計數器對時鐘脈沖進行計數。經過預置時間置時間t1, 即在即在t2時刻計數器溢出，復零，進位時刻計數器溢出，復零，進位脈沖式邏輯門控制電路將脈沖式邏輯門控制電路將s1斷開，斷開，s2閉合采樣閉合采樣階段結束。積

36、分器輸出電壓與輸入電壓階段結束。積分器輸出電壓與輸入電壓ux的平的平均值成正比。均值成正比。3. 比較階段（比較階段（t2t3）3. 比較階段比較階段 （t2t3) 此時正極性的基準電壓接此時正極性的基準電壓接至積分器的輸入端，開始反向定積分輸出電至積分器的輸入端，開始反向定積分輸出電壓開始線性下降。同時計數器重新開始計數。壓開始線性下降。同時計數器重新開始計數。當當t = t3時，積分器輸出電壓等于時，積分器輸出電壓等于0，邏輯控，邏輯控制電路發出控制信號，使制電路發出控制信號，使s2斷開，斷開，s4,s5閉合，閉合，積分器恢復到零狀態。此時令比較器翻轉，積分器恢復到零狀態。此時令比較器翻轉

37、，關閉閘門，計數器停止計數。轉換器進入休關閉閘門，計數器停止計數。轉換器進入休止階段準備下一個周期。止階段準備下一個周期。這種這種a/d轉換器的準確度，而與積分器的參數轉換器的準確度，而與積分器的參數基本無關，由于兩次積分都是對同一個時鐘基本無關，由于兩次積分都是對同一個時鐘脈沖源輸出脈沖進行計數，故對脈沖頻率要脈沖源輸出脈沖進行計數，故對脈沖頻率要求不高，準確度高。求不高，準確度高。這種這種a/d轉換器的工作過程是：在同一個測量轉換器的工作過程是：在同一個測量周期內，首先對被測直流電壓周期內，首先對被測直流電壓ux 在限定的時間在限定的時間內進行定時積分，然后切換積分其的輸入電壓內進行定時積

38、分，然后切換積分其的輸入電壓為基準電壓為基準電壓ur，再對，再對ur進行反向定值積分。直進行反向定值積分。直到輸出電壓等于到輸出電壓等于0為止。合理選擇電路參數可為止。合理選擇電路參數可把被測電壓把被測電壓ux變換為反向積分的時間間隔，在變換為反向積分的時間間隔，在利用脈沖計數器對此時間間隔進行編碼，從而利用脈沖計數器對此時間間隔進行編碼，從而得出被測電壓的數值。整個過程是兩次積分，得出被測電壓的數值。整個過程是兩次積分，將被測電壓模擬量將被測電壓模擬量ux，變成與之成正比的計數變成與之成正比的計數脈沖個數。從而完成脈沖個數。從而完成a/d轉換。轉換。六六.逐次逼近比較式逐次逼近比較式a/d轉

39、換器轉換器(1) 逐次逼近比較式逐次逼近比較式a/d工作原理工作原理逐次逼近比較式逐次逼近比較式a/d變換是屬于直接式變換是屬于直接式a/d變換。變換。 基本原理基本原理: 用被測電壓和一個可變的已知的電用被測電壓和一個可變的已知的電壓（基準電壓）進行比較，直至比較結果相等。壓（基準電壓）進行比較，直至比較結果相等。達到測出被測電壓值的目的。達到測出被測電壓值的目的。 即采用一種即采用一種“對分搜索對分搜索”的策略，逐步縮小的策略，逐步縮小ux未知范圍的辦法。工作過程可與天平稱重物類未知范圍的辦法。工作過程可與天平稱重物類比。比。2. 逐次逼近比較式逐次逼近比較式a/d主要組成主要組成（1）

40、電路組成框圖電路組成框圖 由電壓比較器、由電壓比較器、d/a轉換器、逐次逼近寄存器轉換器、逐次逼近寄存器（sar）、邏輯控制電路和輸出緩沖器等部分組成。）、邏輯控制電路和輸出緩沖器等部分組成。 （1 1）電壓比較器）電壓比較器 是一個高速高增益的運算放大器，完成輸入端是一個高速高增益的運算放大器，完成輸入端模擬輸入電壓模擬輸入電壓u ux x和反饋電壓和反饋電壓u uo o的比較運算。若的比較運算。若u uo o u ux, x, q qc c =0, =0, 反之反之 u uo ou ux, x, q qc c =1=1（2）控制電路）控制電路 控制電路是節拍脈沖發生器，控制對兩個比控制電路

41、是節拍脈沖發生器，控制對兩個比較電壓由高位到低位逐個比較。較電壓由高位到低位逐個比較。（3）逐次逼近寄存器）逐次逼近寄存器sar sar是一組雙穩態觸發器。如果是一組雙穩態觸發器。如果a/d轉換器由轉換器由n位則由位則由n組觸發器。各位的輸出有控制器根據比較組觸發器。各位的輸出有控制器根據比較器的器的qc控制。送往緩沖寄存器鎖存和送到控制。送往緩沖寄存器鎖存和送到d/a轉轉換為模擬量換為模擬量ux。（4）d / a轉換器轉換器 d / a轉換器轉換器 包括基準電壓源、電子開關電路包括基準電壓源、電子開關電路和分壓分流電路組成的解碼網絡。其功能和分壓分流電路組成的解碼網絡。其功能是將二進制數字兩

42、轉換成模擬量。是將二進制數字兩轉換成模擬量。 d / a轉轉換器的工作原理在數字電路中已經學過，換器的工作原理在數字電路中已經學過，在此不再重復。在此不再重復。fluk8846數字多用表的使用數字多用表的使用1.熒光點陣顯示屏熒光點陣顯示屏2.操作菜單功能鍵（操作菜單功能鍵（f1f5）: 用于選擇數字多用表的不同用于選擇數字多用表的不同菜單選項。每個功能鍵的功能有屏幕底部的標簽識別。菜單選項。每個功能鍵的功能有屏幕底部的標簽識別。最左邊一個為返回鍵，最右邊一個為存儲鍵。由于保存最左邊一個為返回鍵，最右邊一個為存儲鍵。由于保存內部和外部數字多用表的設置和測量數據。內部和外部數字多用表的設置和測量

43、數據。3.9個功能鍵：個功能鍵：dcv、acv、dci、 、道統和二極管、頻、道統和二極管、頻率率/周期、電容、溫度。周期、電容、溫度。4.7個設置鍵：儀器設置、測量設置、分析設置、量程設個設置鍵：儀器設置、測量設置、分析設置、量程設置、存儲器設置。置、存儲器設置。5.面板上的輸入端：面板上的輸入端：input和和sense。6.正確選擇電源正確選擇電源7.測量設置包括以下參數設置：讀數速率、濾波器、數學測量設置包括以下參數設置：讀數速率、濾波器、數學運算、觸發、高輸入阻抗、電阻門限、運算、觸發、高輸入阻抗、電阻門限、dbm參考等。參考等。8. 用數字多用表進行測量用數字多用表進行測量（1）測量直流電壓）測量直流電壓按按dcv鍵鍵當當filter軟鍵軟鍵被突出顯示時，被突出顯示時，表示數字多用表