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详细说明：信号的参数及测量方法pdf,电压测量是电子电路测量的一个重要内容。在集中参数电路里，电压、电流和功率是表征电信号能量的三个基本参量。从测量的观点来看，测量的主要参量是电压。因为在标准电阻的两端若测出电压值，那么就可以通过欧姆定律计算求得电流和功率。很多电子仪器和电子设备，它们的许多工作特性均可视为电压的派生量，都用电压表作指示装置构成辅助监控设备。因此，电压测量是其他许多电参量和非电量测量的基础。9.1信号的参数及测量方法-电子产品调修常用仪表应用手册-中国工具书网络Page3of19 综上所述,两种类型的模拟式电子电压表各有特点,要根据需要选择使用。 3.交流一直流变换模拟式电子电压表通常都是用检波器将交流电变为直流电来进行测量的,检波器是各和类型的交流电压表的核心。交流电压的大小,可以用峰值、平均值或有效值来表征。电压表常用的检波器有三种:峰值检波器、平均值检波器和有效值检波器 (1)交流电压的表征。 1)峰值U。仼意一个周期性的交流电压u(t),在一个周期内所出现的最大瞬时值,称为该交流电压的峰值,以U表示。峰值有正峰值(Un)和负峰值(U)之分,其几何意义如图9-3所小丰首去串(1 二由 U.a Er A U m U Um 平鸢年 0 (3+,只图9-3交流电压的峰值峰值与振幅偵的概念不冋,峰偵是从参考零电平开始计算的,而振嶇值是以交流电压中的直流分量为参考电平计算的。当电压中包含直流分量时,振幅值与峰值是不相等的,当电压中的直流分量为零时,则峰值等于振幅值。 2)平均值U。由于在实际电压测量中,总是将交流电通过检波器变换成直流电压再进行测量。因此,在电压测量中,平均值一词通常是指交流电压检波以后的平均值。根据检波器的种类又分为半波平均值和全波平均值。交流电压经半波检波以后,剩下半波脉冲的平均值称为半波平均值,以 12表示。半波平均值又分为正半波平均值( +12和负半波平均值 http:/gongjushu.cnki.net/refbook/printdetail.aspx?db-crfd&recid=r200808578000...201775/17 9.1信号的参数及测量方法-电子产品调修常用仪表应用手册中国工具书网络.Page4of19 12)=交流电压经全波检波后的平均值称为全波平均值,以表示。平均值的几何意义如图9-4所示。对于不含直流成分的纯交流电压来说, U +1/22 12 在电压测量中,如不加说明,平均值就是指的全波平均值 3)有效值。有效值的物理意义是:交流电压一个周期内,在纯电阻负载中所产生的热量与另一个直流电压在同样情况下产生的热量相等时,这个直流电压的值就是该交流电压的有效值,记为U。 http://gongjushu.cnkinet/refbook/printdetail.aspx?db-=crfd&recid=r200808578000...201775/17 9.1信号的参数及测量方法-电子产品调修常用仪表应用手册-中国工具书网络.Page5of19 a() 器大事器 u(t)+ 的a要大景的出(b)菜图 u() ) 图94平均值的几何意义 anyuan, co (a)正半波平均值;(b)负半波平均值;(c)全波平均值有效值比峰值、平均值的应用更为普遍。例如通常说某一交流电压多少伏,几乎毫无例外都是指有效值。种类电压表的示值,除特殊情况外,一般都是按正弦波有效值定度的。正弦波交流电压的平均值、有效值与峰值之问的关系如图9-5所示。其换算关系见表9-1 若被测电压是非正弦波信号时,交流电压的有效值、平均值和峰值之间的关系见表Ω-1。不同波形的峰值、有效值和平均值实例如图9-6所示 2)峰值检波器。峰值检波器输岀的直流屯压正比于输入交流屯压的峰值。其主要形式有片联式、并联式和倍压式等几种。 1)串联式峰值检波器。串联弌峰值检波器山检波一极管V、检波电容器C和检波负载电阻R组成,其原理电路见图9-7(a)所示。由于检波二极管ⅴ和检波负载电阻R串联,故称之为串联式峰值检波器。这里要求负载电阻R远大于电源电阻R与检波二极管正向电阻R之和,则 RC>>(R +RaC 表9-1交流电压的有效值、平均值和峰值之间的关系换算方法平均值有效值U修值UP峰峰值UP http:/gongjushu.cnki.net/refbook/printdetail.aspx?db-crfd&recid=r200808578000...201775/17 9.1信号的参数及测量方法-电子产品调修常用仪表应用手册中国工具书网络.Page6of19 U 按平均值换算 57U|3.14 有效值换算卩0900 .414U|283U 按峰值换算1063Up1.707p 2.00U 胺峰峰值换算318Up3547500PP (t) 是常一改平,中量世平全目 0.707 0.637 U 图9-5正弦波交流电压的平均值、有效值与峰值的关系 http://gongjushu.cnkinet/refbook/printdetail.aspx?db-=crfd&recid=r200808578000...201775/17 9.1信号的参数及测量方法-电子产品调修常用仪表应用手册中国工具书网络.Page7of19 峰值:Up=A A 有效值平均值: 0.318A (a) 峰值:Cr=A 有效值:U 平均值:D (b) 蜂值:C=A 有值:V=3-05174 平均值: (c) 方形波峰值:U:A 有效值;U 平均值:E=A (d) 峰值:UP 效值:C=厂平均值:U=yA 图9-6不同波形的峰值、有效值和平均值实例 (a)正弦波半波整流后的波形;(b)正弦波全波整流后的波形; (c)三角波;(d)方形波;(c)脉冲波峰值检波器的输入电压u()为止半周时,二极管ⅴ因加止向电压而导通,电容C被充电。因为充电时间常数小,充电电流i较大,故电容器被迅速充电,其端电压很快随着被测电压上升到峰值。然后,被测电压从峰值下降时,电容器电压下降很慢。当被测电压小于电容器电压时,二极管则很快被电容器电压反向偏置所截止。这时,电容器开始通过电阳R进行放电。因放电时间常数大,放电电流i很小,所以电容器端电压下降非常缓慢。这个过程直维持到被测电压下一个周期正半周上升到超过电容器的端电压吋,二极管将再次导通,电容器恢复充电,使其端电压又一次达到被测电压的峰值。 http://gongjushu.cnkinet/refbook/printdetail.aspx?db-=crfd&recid=r200808578000...201775/17 9.1信号的参数及测量方法-电子产品调修常用仪表应用手册中国工具书网络.Page8of19 R R 4() H (b) 图97牛联峰值检波器 a)电路图;(b)波形图由此可见,由于检波电容器C能快速充电,而又极缓慢地放电,故使电容器两端的平均电压 U与被测电压的峰值U近似相等,其工作波形如图97(b)所小如果用个高内阻的育流电压表来检波负毂电阻R上的电压,就可以直接用来测量交流电压的峰值。但在一般情况下, 其刻度仍以止弦电压的有效值定度。用峰值交流电压表测量非正弦交流电压时,电压表仍然可以反映岀被测电压的峰值。但由于电压表刻度是以正弦波有效值定度的,它比正弦波峰值小倍,因此,必须把指示值乘以倍才能表示被测电压的峰值,而要知道被测电压的有效值时,必须根据其波形的性质,按表 9-1所示的系换算出有效值。【例9-1】用峰值电压表测量三角波电压,读数为10V,试求被测电压的峰值和有效值为多少解被测三角波电压的峰值为 Un=10 ≈14.14(V http:/gongjushu.cnki.net/refbook/printdetail.aspx?db-crfd&recid=r200808578000...201775/17 9.1信号的参数及测量方法-电子产品调修常用仪表应用手册-中国工具书网络Page9of19 (9-1) 被测三角波电压的有效值为 U=U 14.14×0.577≈8.16(V) (9-2) 当被测电压中含有直流分量时,因为串联式峰值检波器没有隔直流电容器,所以测岀的电压不仅仅是交流分量的振幅值,也包含有直流分量在内。当被测电压为不对称波形时,若用信号正半周向检波电容器充电,电压表反映的是正半周的峰值电压;如果将被测电压反极性与电压表连接,则测出的是负半周的峰值电压。显然,测得的正、负两半周的峰值电压值是不会相等的。因此,仪器常采用并联式峰值检波器。 2)并联式峰值检波器。并联式峰值检波器电路如图9-8(a)所小。当输入电压u、(t)为止半周时,二极管V导通,电容器C被充电。充电时间常数小,充电电流较大,电容器的端电压很快随着被测电压上升到峰值。当被测电压从峰值下降小于电容器端电压或是负半周时,极管反偏截止,电容器C通过信号源内阻R和检波负载电阻R放电,放电时间常数很大1 小,放电十分缓慢。如此循环往复,使电容器两端电压v的平均值近似等于被测电压的峰值 U。电阻R上的电压u就等于电容器电压u与被测交流电压u(0之和,即叫是针位在零电平之下的正弦波,其工作波形如图9:80)所示,经过R、C战波后,取中的直流分量U即 u的平均值)从C两端输出,它等于被测交流电压的峰值Up符号为负 R Rs R Uo (a) 图98并联式峰值检波器 http://gongjushu.cnkinet/refbook/printdetail.aspx?db-=crfd&recid=r200808578000...201775/17 9.1信号的参数及测量方法-电子产品调修常用仪表应用手册-中国工具书网…Page10of19 a)电路图;(b)波形图在并联式峰值检波器中,当被测电压为对称的正弦波时,检波器输岀的直流电压正比于正弦波的峰值电压,电压表的刻度也按有效值定度。并联式峰值检波器的检波电容C还具有隔断被测电压中直流分量的作用,不但可以保护检波二极管不被击穿,而且使测量的结果始终为交流分量的振幅值。因此,实用上多采用并联式峰值检波器在峰值检波器电路中,应满足电容器的充电时间常数远小于被测信号的最小厝期和放电时间常数远大于被测信号的最大周期的条件,这样,检波器输出的直流电压才能近似等于被测交流电压的峰值。由上述可见,峰值检波器中电容器因充放电时间不等而维持其上电压为输入电压的峰值,检波二极管只有在一个周期的很小部分(输入电压峰值附近)导通,故峰值检波器的输入阻抗很大,可以直接接到被测电烙测量,而不致改变被测电路的工作状态。同时,为了避免引线电感和分布电容对测量的影响,常把检波器做成一个精巧的探头,就近接到被测量点,以尽量缩短测量引线。由于检波电阻R很大,不能直接串接电流表来测量,因此,峰值检波器后面必须接输入阻抗大而输出阻抗小的阻抗变换电路(如射极跟随器)及放大器等,组成检波-一放大式电子电压表。因为放大器是放大检波后的直流电压,所以必须是直接耦合放大器,并要求其增益高而零漂小,输入阻抗要大,输岀阻抗要小。 (3)平均值检波器。平均值检波器输出的直流电压(或流过指示电流表的电流)正比于偷入交流电压的平均值。平均值检波器有半波式和全波式两种,图99(a)图99(c)所示的为半波平均值检波器,图9-9(b)、图9-9(d)所示的为全波平均值检波器平均值检波电路中,与微安表并联的电容器C是用来滤除检波后电流中的交流成分,以避免表针因流过交流电流而抖动,并消除其在微安表动圈电阻上产生的热损耗。流过微安表的电流正比于被测电压的半波平均值或全波平均值,由于电流表动圈转动的惯性,其指针将指示其平均值 V1 A ()本v2μAQ于Cax(t) A B Y3 4 (a) (b) VI v2 A R1C∥R c 图99平均值检波器 (a)半波平均值检波器();(b)全波平均值检波器(); (c)半波平均值检波器(二);(d)全波平均值检波器( http:/gongjushu.cnki.net/refbook/printdetail.aspx?db-crfd&recid=r200808578000...201775/17

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