电子测量论文数字电压表设计

电子测量论文数字电压表设计内容摘要：

个周期 T 内通过某纯电阻负载 R 所产生的热量，与一个直流电压 U 在相同的时间内通过同一负载所产生的热量相等时，则该直流电压 U 的数值就表示了交流电压 u(t)的有效值，由此可推导出交流电压的有效值的表达式：  dttTU T u 0 21 23 上式在数学上即为方均根值。 有效值反映了 交流电压的功率，是表征交流电压的重要参数。 对于理想的正弦交流电压      tUU P  s ints intu m  ，其有效值为 ： PP UUU 70  24 平均值 U 平均值是指周期信号的直流分量，其数学表达式定义为 ：  dttu1 0 TTU 25 根据该定义，不含直流分量的交流电压，其平均值 U 应等于零。 但在电子测量中，交流电压的平均值是指交流电压经检波后的平均值。 若不能特别说明，通常指全波平均值，即 ：  dttu1 0 TTU 26 峰值 UP 和振幅值 Um 某一周期性交流电压 u(t)在一个周期内所能达到的最大值称为该交流电压的峰值，用符号 UP 表示。 当不加说明时， u(t)包括直流分量 U0 在内。 通常峰值又可 5 以分为峰峰值 UPP 、正峰值 UP 、负峰值 UP。 在实际应用中需要注意区分峰值 UP 和振幅值 Um。 峰值是从零 电平开始计算的，而振幅值则一直流分量的电平作参考，它仅反映交变部分振动的幅度。 同样，振幅值也可以分为正振幅值Um 和负振幅值 Um。 当直流分量 00U 时，振幅值即为峰值  UU mP。 图 251 交流电压的峰值与幅值 波峰因数与波形因数 （ 1）波峰因数 ：定义为峰值与有效值得比值 ： 有效值 峰值 VVK PP 27 对于理想的正弦交流电压      tUU P  s ints intu m  ，其波峰因数为： ~  V VKPPP 28 （ 2）波形因数 ：定义为有效值和平均值的比值： 平均值有效值 VVK F 29 对于理想的正弦交流电压      tUU P  s ints intu m  ，其波 形 因数为：    21~  VVKPPF 210 tu (t)V p0U mTU 6 交流电压的数字测量技术：  kNV Nku121 211 三、 直流电压的数字测量 数字电压表的组成 直流数字电压表主要由输入电路、 A/D 转换器、计数器、逻辑控制电路、时钟发生 器 、译码器 和显示器组成。 其组成示意图如图 411 所示 输 入 电 路 A / D 转 换计 数 器 显 示逻 辑 控 制 电 路 时 钟 发 生 器模 拟 部 分 数 字 部 分U x 图 411 数字电压表组成示意图 图中， A/D 转换器是直流数字电压的表的核心，完成模拟量到数字量的转换。 直流数字电压表的输入电路主要用于进行阻抗变换，对信号进行放大以及进行陵城的拓展；逻辑控制电路用于对整个直流数字电压表系统进行控制，保证正常有序的工作；计数器主要对 A/D 转换器的转换结果进行计算，并经过译码器将计数值变换为笔段码，驱动显示器显示出被测信号的电压值。 7 逐 次比较型 A/D 转换器 （ 1）电路结构： 逐次逼近 ADC 如图 311 所示。 它由移位寄存器、 D/A 转换器及电压比较器等部分组成。 图 311 逐次比较型 A/D 转换器框图 (1) D/A 转换器 D/A 转换器用于将数码寄存器输出的数字量转换为步进砝码电压，该进步砝码电压作为反馈信号送入比较器的输入端，与被测电压进行比较。 D/A 转换器主要由基准电压、电阻解码网络和求和放大器三部分组成。 常用的电阻解码网络有权电阻网络、倒 T 型电阻网络及二 /十进制电阻网络等。 (2) 比较器 比较器实际上是高灵敏度的差值放大器，完成被测电压 Ux 和步进砝码电压U0 的比较运算。 若输入电压 UUx 0 ，则比较器输出的差值。