[其他]多功能真有效值電壓表

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87209290
• 申請日: 1987-06-20
• 公開（公告）號: CN87209290U
• 公開（公告）日: 1988-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈裕豐
• 申請（專利權(quán)）人: 沈裕豐
• 主分類號: G01R19/02
• 分類號: G01R19/02;G01R19/04
• 代理公司: 北京市朝陽區(qū)專利代理事務(wù)所
• 代理人: 王福莊,王蘊(yùn)

本實(shí)用新型涉及一種真有效值電壓表，它可廣泛用于電工、電訊測量技術(shù)領(lǐng)域。

現(xiàn)有市場上銷售的真有效值電壓表，只能測量任意波形有效值，不能適應(yīng)對任意脈沖波形及隨機(jī)信號的正負(fù)峰值的測量，況且市售的真有效值電壓表靈敏度較低，動態(tài)范圍窄，工作頻帶不寬，不能同時滿足電工電訊工程測量的需要。

本實(shí)用新型的目的是為了克服真有效值電壓表應(yīng)用的局限性，提高真有效值電壓表的技術(shù)指標(biāo)，測試功能及應(yīng)用范圍。

任意一個電壓信號的有效值，其數(shù)學(xué)表達(dá)式：

UR M S=1T∫ OTe2 ( t ) d t]]>

式中e（t）：表示電壓信號隨時間變化的任意波形。

T：稱之為平均時間。

真有效值電壓的測量，是對任意波形信號進(jìn)行均方根運(yùn)算。儀器中的均方根運(yùn)算電路是構(gòu)成該電壓表的核心電路，它的技術(shù)指標(biāo)決定著整機(jī)的性能。組成均方根運(yùn)算電路的關(guān)鍵是“理想二極管”電路結(jié)構(gòu)及其技術(shù)指標(biāo)。該“理想二極管”是采用分立元器件雙極晶體管3F6、3DG237、3CG307組裝而成，電路中接有電容C102、C103（10～15P），電阻R106、R107、R111（100～200Ω）用于消振及提高其高頻性能裝置。圖1繪出了“理想二極管”原理圖。

該“理想二極管”電路結(jié)構(gòu)簡潔，性能穩(wěn)定，輸入與輸出呈線性關(guān)系。其起始靈敏度可做到5mv，工作頻帶擴(kuò)散至10MHZ，輸入阻抗高，輸出阻抗小，是應(yīng)用在均方根運(yùn)算電路中較為理想的電路之一。

真有效值電壓表是采用了上述“理想二極管”電路組成的低電平非線性函數(shù)運(yùn)算電路。圖2給出了低電平非線性函數(shù)運(yùn)算電路的原理圖。它是由五個“理想二極管”（D201－D205）電路和一個加法運(yùn)算放大器IC201構(gòu)成。它是典型的五折線低電平非線性函數(shù)電路。由于二極管（D201－D205）本身的特性被“理想”化了，各轉(zhuǎn)折點(diǎn)相互獨(dú)立，互不影響，其穩(wěn)定性極好。理想二極管的閾值可做到5mv以內(nèi)，適用很低電平信號的測量，這對測量隨機(jī)信號是非常有利的。

在該真有效值電壓表電路中，設(shè)計(jì)了一個峰值檢波電路，以擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。在測量脈沖波形或隨機(jī)信號時，人們不但希望知道它的有效值的大小，更需要知道其正、負(fù)峰值的大小。圖3給出了寬頻帶峰值測量電路圖。該電路能夠準(zhǔn)確測量頻率f＝0.1HZ－10MHZ任意波形的峰值。

多功能真有效值電壓表主要是利用“理想二極管”電路，峰值檢波電路組成圖4給出多功能真有效值電壓表的電路結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)對任何信號的有效值，峰值的測量。

從圖4中可看出，輸出信號UiN經(jīng)衰減器（1）、（3）及放大電路（2）、（4）來滿足對小信號放大和大信號的衰減。被放大或衰減的信號經(jīng)放大倒相器（5）和寬帶精密整流電路（6）實(shí)現(xiàn)對輸入信號取絕對值。轉(zhuǎn)換電路（7）把從精密整流電路（6）送來的信號分別接至非線性函數(shù)運(yùn)算器（8）和峰值檢波器（9），并經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路（7）可分別測量輸入信號的有效值及峰值。被測信號是向電容器C上充電，電容器C上的積累電荷的多少正比于被測信號的大小。加法運(yùn)算放大器（10）的輸入阻抗R可以做得很高，它的放電時間常數(shù)τ＝R.C決定著被測信號頻率的下限。有源濾波器（11）是為了提高儀表快速響應(yīng)及減小隨機(jī)信號測量值的晃動而設(shè)。3 1/2 模數(shù)轉(zhuǎn)換及顯示電路（12）是普通的數(shù)字直流電壓表。（13）是該儀器的供電電源。