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1、6.4相位差转换为测量电压。一、差动鉴相电路图6.4-1(a)所示的鉴相电路具有严格的电路对称性：两个二极管的特性应完全一致，变压器的中心抽头应准确，这是普遍采用的。下面介绍这个鉴相电路的基本原理。图6.4-1差分相位检测电路，1/10，uaeu2u1uebu1 (-U2)，(6.4-1)，(6.4-2)，具有输入信号U1mSint，u2U2mSin(t)和U1mU2m。然后是，2/10，因为，因此，项被忽略，高阶项被二项式定律展开，然后被忽略：(6.4-3)，(6.4-4)，3/10。从以上定性分析中，我们可以看出，(6.4-5)，(6.4-6)，4/。带角频率的交流分量u2(t)被滤除，D

2、C输出电压为5/10，因此f点的电位为(6.4-7)。2.平衡相位检测电路如图6.4-2所示。在图中，R1是负载电阻，滤波电容c对频率信号短路，u1和u2的中点交流接地。图6.4-2平衡相位检测器，6/10，则流经四个二极管的正向电流分别为，假设二极管上的电流和电压与参考方向相关，其伏安特性为二次函数，a0、a1和a2为常数，即(6.4-10)和7/10，而流经输出端的电流为(6.4-12)。如果高频分量被滤除，则输出电流中的DC项。(6.4-13)、8/10和图6.4-2，如果两个信号的频率不同，则输出信号中只存在两个输入信号的差频项和二次谐波项，但输入信号中没有频率分量。一方面，它使输出滤

3、波变得容易，另一方面，根据其用途，它可广泛用于混频、调制和鉴相。作为相位检测器，它通常被认为是(t是信号周期)。此时，可以用与差分电路类似的方式对其进行分析。当仅考虑D1和D3的检测效应时，它使电容器向前充电到uD1和uD3的幅度，类似于等式(6.4-5)，如图所示，有，(6.4-14)，9/10，并且当仅考虑D2和D4的检测效应时，它使电容器向后充电到uD2和uD4的幅度。类似于等式(6.4-6)，有(6.4-15)。考虑到D1D4的检测效果，我们可以将等式(6.4-14)和(6.4-15)的代数和相加，得到电容上的电压，即鉴相器的输出电压，(6.4-16)，10/10。它通过比较精密移相器

4、的相移值和测量的相移值来确定测量信号之间的相位差。测量时，调整精密移相器以抵消测量信号之间的原始相位差，并使平衡指示器归零。两个测量信号之间的相位差可以通过精密移相器指针直接读取。图6.5-1用零表示法测量相位差的原理，1/10。在测量精度不高的低频范围相位差测量中，精密移相器可以使用简单的RC电路，如图6.5-2(a)和(b)所示。图6.5-2 RC移相器，(滞后)，2/10，R，90 0 90，图6.5-2 RC移相器，(超前)，3/10，R，0 0 90，图6.5-3一个改进的RC移相器，因为ic=iR=i，uc滞后uR U0m=U1m不，4/10，R，0；R0，180 .图6.5-3一

5、种改进的RC移相器用晶体管逆变电路代替了图(a)中的变压器，它体积小，重量轻，可以使输入电压u0和ui之间的相位差在0180之间可调。5/10，6.6。图6.6-1是用外差法扩大相位差测量频率范围的原理框图。被测信号u1(t)和u2(t)分别加到两个混频器，并与同一个本地振荡信号混频，使差频处于低频范围，然后由低频相位计放大测量。图6.6-1外差法扩展相位差测量频率范围的原理框图，6/10，混频二极管的伏安特性为(6.6-2)，其中为常数。对于混频器1，混频器二极管上的电压，(6.6-3)，简单的定量分析，让，(6.6-1)，7/10，将等式(6.6-3)代入等式(6.6-2)，得到混频器1中

6、的电流，只有上述等式中的最后一项产生差频电流i1c，使用，(6.6)将等式(6.6-5)代入等式(6.6-2)，流经混频器的差频电流与上述等式(6.6-6)类似。假设混频器I具有相同的负载电阻R，那么两个混频器的输出电压的差频项分别为，(6.6-7)，(6.6-8)，9/10和9/10。当使用外差法扩展测量范围时，应该注意的是，由于本振频率接近信号频率，因此在实践中防止它们之间以及两个通道之间的相互影响是一个重要问题，并且电路的所有部分之间应该有良好的隔离。此外，这种方法扩展了本机振荡器的范围，并要求本机振荡器具有高频率稳定性，因为本机振荡器的相对变化非常小，而当它转换到低频时，其相对变化非常

7、大。目前晶体振荡器的频率稳定性不是很高，所以这种方法的测量范围只能达到几十兆赫。本章作业：练习6 3，5，10/10，第7章电压测量(要点)，本章主要内容7.2模拟DC电压测量7.3交流电压表特性和测量方法7.4低频交流电压测量7.5高频交流电压测量7.6脉冲电压测量7.7数字电压测量本章重点1。平均电压表和峰值电压表测量电压的计算；2.积分和比较模数转换器和数字万用表的原理和特点；3.数字电压表的误差。1/13，7.2模拟DC电压测量，1。动圈电压表图7.2-1是动圈电压表的示意图。在图中的虚拟框架中，有一个带有直流线圈的高灵敏度电流表，带有内阻re和全偏置电流Im。如果用作DC电压表，则满

8、电压为0。图7.2-1 DC电压表电路，2/13，Um和Im是表头的全偏压和全偏流。U1、U2和U3三个电压范围内的三个倍压器的电阻值分别为(7.2-2)和(7.2-1)。电压表的内阻与量程有关。当量程固定时，表头越灵敏(全偏置电流越小)，内阻越大。通常，内阻Rv与量程U的比值定义为模拟电压表的灵敏度(/V)。电子伏特计的原理在电子伏特计中，通常使用具有高输入阻抗的场效应晶体管源极跟随器来提高伏特计的输入阻抗，随后使用放大器来提高伏特计的灵敏度，并且输入端与分压电路相连以增加高DC电压的测量范围。图7.2-3为电子电压表4/13的方框图，图7.2-4为MF-65集成运算放大器电子电压表的原理图

9、。因此，(7.2-9)和图7.2-4集成了运算放大器电压表的原理，因为(虚短)(虚断)，如果是这样，只要分压系数和射频足够准确和稳定，就可以获得良好的精度。5/13，2调制DC放大器在使用DC放大器的电子电压表中，DC放大器的零点漂移限制了电压表灵敏度的提高。因此，在电子电压表中，通常使用调制放大器代替DC放大器来抑制漂移，从而使电子电压表能够测量微伏。调制直流放大器如图7.2-5所示。图7.2-5调制直流放大器原理，6/13，图7.2-6调制器工作原理，调制器工作原理及各点波形如图7.2-6所示。7/13，解调器的工作原理及各点的波形如图7.2-7所示。图7.2-7解调器的工作原理，8/13

10、，7.3交流电压表的特性和测量方法，1。交流电压的表征除了用特定的函数关系来表示其幅值随时间的变化规律外，交流电压通常还可以用峰值、幅值、平均值和有效值等参数来表征。1峰值，图7.3-1中交流电压的峰值和幅值，以及9/13，2平均值u(t)的平均值在数学上定义为(7.3-1)。根据这个定义，它本质上是周期电压的DC分量U0，如图7.3-1(a)中的虚线所示。在电子测量中，平均值通常是指检测后交流电压的平均值(也称整流)，可分为半波整流平均值和全波整流平均值。如图7.3-2所示，全波平均值定义为(7.3-2)。除非另有规定，本章中提到的平均值都是全波整流平均值。10/13，图7.3-2半波和全波整流，正弦波的全波平均值：11/13，3有效值电工理论中的定义：某一交流电压的有效值等于DC电压的值，当交流电压和具有该值的DC电压分别加到同一电阻上时，它们产生的热量在一个周期内相等。数学公式可以表示为(7.3-3)，这实质上是数学中的均方根定义，因此电压有效值有时写成Urms。1