测量电子电压表教学课件PPT.pptVIP

电子电压表 第五组,电子电压表,电子电压表是在万用表的基础上加上放大环节，把微弱的被测电压放大。其测量的电压范围大、频率范围广。其输入阻抗大，跨接后不致改变被测电路的工作状态，因而能测得真实电压。 与万用表相比，电表的测量灵敏度大为提高，特别是扩大了测量量程的下限。,电子电压表的结构,电子电压表一般由分压器、磁电式指示表头、检波器、放大器和整机电源等组成。有的电压表为了克服“零漂”现象，采用了斩波式放大器，因此电路中还设有调制器和解调器,电子电压表的分类,电压表按其工作原理和读数方式分为模拟式电压表和数字式电压表两大类。 （1）模拟式电压表 模拟式电压表又叫指针式电压表，一般都采用磁电式直流电流表头作为被测电压的指示器 。 （2）数字式电压表 数字式电压表实际上就是一种用a/d变換器作测量机构，用数字显示器显示测量结果的电压表。,模拟电压表,模拟式电压表按不同得方式又分为如下几种类型： 按工作频率分类：分为超低频（1khz以下）、低频（1mhz以下）、视频（30mhz以下）、高频或射频（300mhz以下）、超高频（300mhz以上）电压表。 按测量电压量级分类：分为电压表（基本量程为v量级）和毫伏表（基本量程为mv量级）。 按检波方式分类：分为均值电压表、有效值电压表和峰值电压表。 按电路组成形式分类：分为检波-放大式电压表、放大-检波式电压表、外差式电压 表三类。,框图如示：,被测信号预放大,提高灵敏度,大信号检波,避免非线性失真,输入阻抗较高,阻抗变换器,缺点:整机的带宽受限。 通频带2hz10mhz，最小幅值为几百微伏或几毫伏， 一般称低频毫伏表。,放大检波式,检波-放大式,电路结构如图所示: 这种特点是被测信号先检波后放大，因此，带宽主要取决于检波器，即电压表的频带宽度主要取决于检波电路的频率响应。通常所称“高频电压表”或“超高频电压表”都属于这一类。由于二极管导通时有一定的起始电压，电表刻度的非线性，如采用普通直流放大器会有零点漂移，故其灵敏度不高，不适宜测小信号。,外差式电压表,前面所讲的检波-放大式和放大-检波式两种电压表，频率响应和灵敏度互相矛盾，很难兼顾，这可以通过外差测量方法来解决。外差式电压表的电路结构图如图 :,其原理与外差式收音机相似。被测信号通过输入电路（包括输入衰减器及高频放大器）在混频器中与本机振荡器的振荡信号混频，输出的中频信号经中频放大器选频放大，然后检波，驱动微安表指针偏转。外差测量法的中频是固定不变的，中频放大器有良好的选择性和相当高的增益，这样就解决了放大器的带宽与增益的矛盾，削弱噪声的影响，提高了测量灵敏度，扩展了频率范围。,电压测量的特点,（1）频率范围宽 被测信号电压的频率可以从0hz到几千兆赫茲范围内变化，这就要求测量信号电压仪表的频帶要覆盖较宽的率频范围。 （2）测量电压范围广 通常，被测信号电压小到微伏级，大到千伏以上。这就要求测量电压仪表的量程相当宽。电压表所能测量的下限值定义为电压表的灵敏度，目前只有数字电压表才能达到微伏级的灵敏度。 （3）输入阻抗高 电压测量仪表的输入阻抗是被测电路的附加并联负载。为了减小电压表对测量结果的影响，就要求电压表的输入阻抗很高，即输入电阻大，输入电容小，使附加的并联负载对被测电路影响很小。 （4）测量精度高 一般的工程测量，如市电的测量、电路电源电压的测量等都不要求高的精度。但对一些特殊电压的测量确要求有很高的测量精度。如对a/d变換器的基准电压的测量，对稳压电源的稳压系数的测量都要求有很高的测量精度。,分压器,由于电子电压表的灵敏度很高，能测微小电压，当被测电压高时，要用分压器将高电压变为低电压。特别是为适应多量程测量，分压器常做成多挡步进式。,1、可变分压器,当k置“1”时，分压比kl1,当k置“2”时，分压比,采用大的分压电阻，以提高输入阻抗。 但分压电阻大寄生电容的影响变得更为突出， 而使工作频率降低，,2补偿式分压器,当电路满足条件 r1c1r2c2 电路具有宽频带的平坦的响应。,r1c1 r2c2,r1c1 r2c2,r1c1 = r2c2,检波器,电子电压表中常见的检波器有峰值检波器、平均值检波器和有效值检波器。 峰值检波器是检波后的直流电压正比于输入交流电压峰值的检波器。 均值检波器是对放大后的被测电压ux进行检波，是检波后的直流电压udc正比与交流电压的平均值,峰值检波器,ux(t)vt 充电 ux(t)vt 放电 输出幅度 um,峰值检波器满足条件,峰值检波器满足条件,峰值检波器工作原理,当输入给正半周时，二极管vd导通,通过二极管对电容充电，t上升；当输入为负半周时，二极管vd截至，对电阻放电。当rc tx时，即放电回路的放电时间常数rc远远大于被测电压的周期时，充电时间很快，放电时间很慢，使得电容c上的电压基本维持在输入电压的峰值。 由此可见:峰值检波器的输入阻抗较高，适用于检波放大式电压表,均值检波器,二极管正向电阻,微安表内阻,流过表头的电流正比于被测电压的平 均值，而与波形无关。,均值检波器的工作原理,电子电压表的定度： 表头都以正弦电压的有效值定度。 采用均值检波器的电子电压表示值： 不同波形电压的kf值不同。,kf为波形因数,以正弦电压表定的电压表测非正弦电压时，其示值无直接的物理意义，只有把读数除以kf后才是被测电压的平均值。 非正弦电压换算： 1）求出平均值 2）求出有效值,表头示值,kf正弦波形系数,非正弦有效值,kf非正弦波形系数,均值检波器的输入阻抗：,均值检被器的输入阻抗很低，因此 多用于放大检波式电压表中，前面可 加射随器等阻抗变换装置。,三种方式电压表的比较,峰值电压表： 1.输入阻抗高，工作频率宽 2.读数按正弦有效值刻度，只有测量正弦电压时，其有效值才是被测波形的真正有效值，测非正弦电压，要进行波形换算。 3.波形误差大 4.读数刻度不均匀，因为它是在小信号时进行检波，适用于 检波-放大.,均值电压表： 1.均值检波器的输入阻抗低，必须采用过阻抗变换来提高电压表的输入阻抗。工作频率一般为20hz1mhz. 2.读数按正弦有效值刻度，只有测量正弦电压时，读数才正确，若测非正弦电压，要进行波形换算 3.波形误差相对不大。 4.因