电子电压表.ppt

*,单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,07,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电子电压表,07,1,07,2,一、,电子测量仪器,泛指用电子元器件构成的测量仪器；通常专指由电子元器件组成并用于测量电磁量的仪器。,二、,电子装置的特点,工作频率和频带宽度都超过了一般电工仪表的工作范围；测量对象的参数是传统电工仪表不能测量的。,07,3,常用的电子测量仪器有：,1）测量基本电学量的仪器：包括测量电压、电流、频率、场强等电学基本量的电子仪器。,2）信号分析仪器：包括各类示波器以及波形参数的分析仪、频谱分析仪、逻辑分析仪等。,3）测量系统或元器件参数的仪器：包括电阻、电容、电感测量仪、各种电子电桥、Q表、频率特性测试仪以及测量器件参数，包括测量电子管、晶体管和集成电路的参数测量仪。,4）测量用的信号源和稳压源：包括各种通用的以及专用的信号发生器、脉冲发生器、各种类型的稳压电源。,5）专用的或综合的测量仪器。,07,4,第一节 电子电压表的结构与特点,一、,电子电压表的结构类型,电子电压表结构类型,放大,检波式,检波,放大式,调制式,外差式,第七章 电子电压表,07,5,1.,放大 检波式电子电压表结构,特点：,指示仪表为磁电系仪表；,可测量交、直流电压；,灵敏度高，可测量,m,V,级电压；,频率宽度受到放大器的限制，多数只能工作在低频至视频范围。,07,6,2.,检波放大式电子电压表结构,特点：,先将高频交流转换为直流，消除了放大器对高频端的限制；,电压表的带宽受检波器频率特性的影响，检波器应使用高频检波管；,由于直流放大器存在漂移问题，电压表放大倍数受到限制，这类电压表的量程一般在,1V,左右。,07,7,3.,调制式电子电压表结构,特点：,使用斩波器将直流电压转换为低频交流电压；,即避免使用直流放大器，又可以满足交流放大器高频端的要求。,07,8,4.,外差式电子电压表结构,特点：,先将高频电压变换为频率恒定的中频电压，然后对其进行放大；,放大倍数可以做的比较大，能够达到灵敏度高和频率范围宽的双重目的。,07,9,1.,频率范围（频带宽度）宽：一般电工仪表最大为1kHz，而电子电压表可从 直到 ；,2.,灵敏度高、量程范围广：一般可以测到,mV,，也可以测到,1,m,V,甚至,m,V,；,3.,输入阻抗高：输入电阻大于,1M,W,，输入电容小于,40,pF,；,4.,刻度线性好：由于各个环节都可以做到线性，所以指示仪表的刻度也可以实现线性。,二、,电子电压表的特点,灵敏度是指电压表可以测量的最小电压。,量程范围是指电压表可以测量的最大电压范围。,07,10,第二节 电子电压表的检波电路,一、,输入开路式峰值检波电路,1.电路分析：,测量的是电容两端电压。,2.必须满足的条件：,RCR,i,C,RCT,R,i,为二极管正向电阻；,T,为被测电压的周期。,电子电压表的检波实际上是将被测信号转换为直流，所以也称为交直流变换器。,07,11,3.结论：,电容C两端电压,U,C,几乎保持不变，并近似等于被测电压峰值,U,M,，因此通过指示仪表的电流平均值,I,CP,与被测电压的峰值成正比。,由于检波二极管导通时间很短，测量电路实际上都处于开路状态，所以称为,开路式,。,07,12,二、,输入闭路式峰值检波电路,1.,电路分析,电阻,R,与电容,C,始终串联接在被测电路上。,2.必须满足的条件：,RCR,i,C,RCT,R,i,为二极管正向电阻；,T,为被测电压的周期。,07,13,3.,结论,当被测电压的波形对称时，一个周期内,U,x,=0,。则上式可以简化为：,电容,C,被充电以后，被测电压的正方向与电容两端电压正方向相反，则通过电阻和指示仪表电流平均值为：,与输入开路式峰值检波电路一样。,07,14,三、,峰,峰值检波电路,07,15,1.,电路分析,这个电路相当于开路式峰值检波电路和闭路式峰 值检波电路的组合。,2.必须满足的条件：,RCR,i,C RCT,R,i,为二极管正向电阻；,T,为被测电压的周期。,3.,结论,U,C2,充电至峰 峰值，通过仪表的平均电流,I,CP,为：,07,16,四、,平均值检波电路,1.,被测电压正半波时二极管导通，仪表指针偏转角与被测电压正半波平均值成正比。,2.,被测电压负半波时通过指示仪表，仪表指针偏转角与被测电压负半波的平均值成正比。,07,17,3.,仪表指针偏转角与被测电压全波平均值成正比。,4.,仪表指针偏转角与被测电压全波平均值成正比。,07,18,第三节 电子电压表实例,JB 1B,晶体管电压表,JB 1B晶体管电压表是一种,放大检波式低频电压表,，频率范围为,2Hz 500kHz,，输入电阻为,2M,W,，输入电容小于,60pF,，量程从,50,m,V 316V,。,07,19,07,20,1.衰减部分,第一档衰减,第二档衰减,07,21,2.放大部分,前置放大器,主放大器,07,22,3.检波指示部分,桥式全波均值检波电路,07,23,4.电源部分,电源部分,07,24,第四节 电子电压表的使用,一、,使用前的调节,1.电子电压表一般必须接通电源才能工作。,电池供电时应注意电池极性，如果电网供电应正确选择电压。,2.电子电压表的零点调节。,通电后略经几分钟预热就可以进行零点调节。,3.电子电压表的校正。,进行检修或更换元器件后，在第一次使用时应进行灵敏度校正。,07,25,二、,减小分布电容的影响,由于电子电压表具有较高的输入阻抗，所以对干扰源比较敏感，也容易受分布电容的影响，在测量时应采取必要的隔离措施。,三、,测量读数问题,现在生产的电子电压表大部分按正弦波有效值刻度，少数的峰值表或峰,峰值表是按峰值或峰,峰值刻度的。,07,26,1.,按峰值刻度的峰值检波电压表，测量的读数与被测电压的波形无关，但与电路中是否含有直流分量有关。,2.,按峰,峰值刻度的峰,峰值检波电压表，使用峰,峰值检波电路，测量的读数与被测电压的波形及电路中是否含有直流分量无关。,3.,按正弦波有效值刻度的峰值检波或均值检波电压表，它的读数只适合于正弦波。若被测电压非正弦，则需进行变换才能求出被测电压真正的有效值。,07,27,数字式电子电压表的结构,第五节 电子数字电压表,07,28,数字式电子电压表的特点：,测量结果直接用数字显示，不会产生视觉误差；,不存在机械传动机构，不存在摩擦误差；,测量速度快；,数字量输入，抗干扰能力强；,便于与计算机接口。,07,29,数字式电子电压表的分类,按模数转换原理可分为以下几类：,电压,时间变换型,电压,频率变换型,逐次逼近比较型,07,30,一、电压时间变换型,电压,时间变换型,是指测量时将被测电压值转换为时间间隔,D,t,，电压越大，,D,t,越大，然后按,D,t,的,大小控制定时脉冲进行计数，其计数值即为电压值。,电压,时间变换型又称为,VT,型,或,斜坡电压式,。,07,31,1,、,VT,型数字式电压表原理框图,十进制计数器,07,32,2,、,VT,型数字式,电压表原理分析,十进制计数器,07,33,3,、,VT,型数字式电压表的准确度,首先取决于标准时间脉冲发生器所发脉冲的稳定度；,其次取决于斜坡上升的线性度；,目前这两方面的技术都比较成熟，所以,VT,数字型电压表准确度较高。,07,34,二、电压频率变换型,电压,频率变换型,是指测量时将被测电压值转换为频率值，然后用频率表显示出频率值，即能反映电压值的大小。,电压,频率变换型又称为,VF,型,。,07,35,1,、,VF,型数字型电压表原理框图,07,36,2,、,VF,型数字型电压表原理分析,T为被测电压的周期。,三、峰 峰值检波电路,单片A/D转换器ILC7106,RCRiC,频率范围（频带宽度）宽：一般电工仪表最大为1kHz，而电子电压表可从 直到 ；,与输入开路式峰值检波电路一样。,若被测电压非正弦，则需进行变换才能求出被测电压真正的有效值。,第一节 电子电压表的结构与特点,放大 检波式电子电压表结构,进行检修或更换元器件后，在第一次使用时应进行灵敏度校正。,电压时间变换型是指测量时将被测电压值转换为时间间隔Dt，电压越大，Dt 越大，然后按Dt 的大小控制定时脉冲进行计数，其计数值即为电压值。,3）测量系统或元器件参数的仪器：包括电阻、电容、电感测量仪、各种电子电桥、Q表、频率特性测试仪以及测量器件参数，包括测量电子管、晶体管和集成电路的参数测量仪。,07,37,三、逐次逼近比较型,逐次逼近比较型电压表,是利用被测电压与不断递减的基准电压进行比较，通过比较最终获得被测电压值，然后送显示器显示。,虽然逐次比较需要一定的时间，要经过若干节拍才能完成，但只要加快节拍的速度，一次测量还是能在瞬间完成的。,07,38,1,、逐次逼进比较型,电压表原理框图,u,b,07,39,2,、逐次逼进比较型,电压表原理分析,u,b,从大到小、舍大留小的原则,07,40,第六节 数字电压表实例,数字式万用表的基本功能是测量电压，它实质上是一台数字电压表，在电压表电路的基础上加上某些扩展电路，使之可用于测量其它电磁量。,数字式万用表,若被测电压非正弦，则需进行变换才能求出被测电压真正的有效值。,数字量输入，抗干扰能力强；,不存在机械传动机构，不存在摩擦误差；,Ri为二极管正向电阻；,可测量交、直流电压；,f 为10Hz 200kHz,常用数字万用表输入电阻约为10MW，输入电容在10150pF之间。,测量的是电容两端电压。,5）专用的或综合的测量仪器。,2）信号分析仪器：包括各类示波器以及波形参数的分析仪、频谱分析仪、逻辑分析仪等。,2）信号分析仪器：包括各类示波器以及波形参数的分析仪、频谱分析仪、逻辑分析仪等。,5）专用的或综合的测量仪器。,检波放大式电子电压表结构,JB 1B晶体管电压表,若被测电压非正弦，则需进行变换才能求出被测电压真正的有效值。,3、VT型数字式电压表的准确度,电子电压表的零点调节。,07,41,一、数字万用表的性能指标,(1),准确度,一般 位的万用表测量直流电压时的准确度在,0.5%,左右,。,(2),工作频率,一般数字万用表在规定准确度指标内其工作频率约为,40400Hz,，个别可达,1kHz,。,07,42,(3),测量范围,常用数字万用表的测量范围：,DCV：0.01mV1000V；ACV：0.01mV700V,m,A20A；ACA：1,m,A20A,为,1,200M,；,C,为,0.1pF,20,F,f,为10Hz 200kHz,(4),分辨力,灵敏度,能显示的最小数字与最大数字之比，用百分数表示。,例如：位表的分辨力为,07,43,(5),测量速度,数字万用表的测量速度取决于,A/D,转换速度和显示时间，一般为,25,次/秒,。,(6),输入阻抗,常用数字万用表输入电阻约为,10M,W,，输入电容在,10150pF,之间。,07,44,(7),过载和过压保护性能,一般数字万用表都有过载和过压保护装置。例如使用快速熔断器、双向限幅二极管等。,(8),数字万用表的显示位数,显示位数用一个整数和一个分数表示。,整数位表示能显示,09,全部数字的位数有几位；,分数表示用于最高位的显示性能。,其中分子表示最高位数字可能显示的最大数值，,分母表示满程时的数值。,07,45,单片A/D转换器ILC7106,二、数字万用表的A/D转换器,(1),双积分电路,双积分电路属于电压 时间变换型A/D转换器，它的任务是将输入模拟电压转换为与它成正比的时间间隔，即转换为宽度与输入电压成正比的控制脉冲。,07,46,双积分式A/D转换器结构与原理分析,07,47,(2),数字电路部分,数字电路的任务就是用双积分电路输出的宽度为T,2,的控制脉冲，去控制标准时钟脉冲发出的脉冲个数，经译码后以数字形式显示于LCD。,07,48,谢谢观看,谢谢观看,