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1、教教 案案 首首 页页授课形式授课日期授课章节名称讲授授课时数备案日期2学时2010.8.30第二章电子电压表2.2模拟式交流电压表知识 1了解三种模拟式交流电压表工作原理，特点等。目标 2简单了解典型产品DA36 型超高毫伏表。教学目的和要求能力1学会交流电压表的应用。目标2通过学习，培养分析问题解决问题的能力、培养协作和互助能力。教学重点三种模拟式交流电压表工作原理、特点。教学难点三种模拟式交流电压表工作原理的理解。教学方法使用教具课外作业引导法、分析法习题 2.1、2.2、2.3课后体会教教 学学 过过 程程 及及 教教 学学 内内 容容A A、复习、复习新授课新授课B B、引入、引入电
2、压、电流和功率是表征电信号能量的三个基本参量。测量的主要是电压，电子电路的许多特性都可以视为电压的派生量。测量电压采用的仪器主要是电压表。本章将讨论模拟式和数字式两种电压表，它们是应用最广泛的电子测量仪器。C C、新课、新课交流电压表的参数和计算公式。附附记记提问大概介绍2.22.2模拟式交流电压表模拟式交流电压表根据其内部所使用检波器不同，可分为均值电压表、有效值电压表和峰值电压表三种。2.2.12.2.1均值电压表均值电压表1均值检波器的工作原理图（a）为由四个检波特性相同的二极管组成的桥式电路。图（b）中使用了两只电阻代替两只二级管，称为半桥式电路。均值检波器：输出电量正比于其输入电压的
3、平均值，而与波形无关。均值检波器输出平均电流I正比于输入电压的平均值。电流表：指示I的值。在表头两端跨接滤波电容可使指针稳定。均值检波器输入电阻较低，通常在均值检波器前加输入放大器等高输入阻抗电路构成放大检波式电压表。结合图讲解教教 学学 过过 程程 及及 教教 学学 内内 容容2定度系数对于均值检波器，在额定频率下加正弦波时的示值为附附记记 U KUx式中 均值电压表读数U 正弦波有效值Ux被测电压的平均值K 反映电压表读数（示值）与被测电压的平均值之间的比例关系，其值等于 1.11。测量正弦波电压：其读数就是被测电压的有效值；测量非正弦波电压：其读数并无直接的物理意义，只知道0.9等于被测
4、电压的平均值。若被测电压的波形因数已知，可经过换算得到被测电压的有效值。例例 2.12.1用均值电压表分别测量正弦波、三角波和方波电压，若电压表示值均为 10 V，问被测电压的有效值各为多少？解解：对于正弦波电压，电压表的示值就是正弦波的有效值，所以，正弦波电压的有效值U10V对于三角波、方波电压，可首先计算出平均值UU 0.9 9V然后根据式 KF=U计算出有效值。U2对于三角波KF，所以得三角波电压有效值32UUKF 910.35V3对于方波KF1，所以得方波电压有效值UUKF 91 9V例题讲解显然，如果被测电压不是正弦波时，直接将电压表示值作为被测电压的有效值，必然带来一定的误差，通常
5、称为波形误差。波形误差的计算公式为教教 学学 过过 程程 及及 教教 学学 内内 容容附附记记xU100%0.9KF100%(10.9KF)100%了解掌握仍以上例中的三角波和方波为例，如果直接将电压表示值10V作为其有效值，可以得到波形误差分别为2三角波：X(10.9KF)100%(10.9)100%3.5%3方波：X(10.9KF)100%(10.91)100%10%其他误差：（1）低频误差：若输入信号频率很低，指示电表的指针由于其时间常数的限制，来不及稳定于检波的平均值，而有一定的波动而产生。（2）高频误差：若输入信号频率很高，检波器的结电容及电路分布参量的影响越来越严重而引起。（3）噪
6、声误差：当输入信号较弱时，检波器固有噪声的影响较大而引起。由于检波电流与检波管的正向电阻Rd、电流表内阻rm等参数有关，也会产生一定的误差，一般可忽略。均值电压表的特点：电路简单、灵敏度较高、波形失真小、测量范围较宽。2.2.22.2.2有效值电压表有效值电压表有效值电压表使用有效值检波器。有效值检波器的输出正比于检波器输入电压的有效值。1分段逼近式有效值检波器有效值的定义：U 1TT02ux(t)dt，如果通过检波器来实现，就要求这种检波器具有平方律关系的伏安特性。电路：利用二极管正向特性曲线的起始部分，得到近似平方关系。图（a）给出基本电路形式。选择合适的偏压 E0大于被测电压ux(t)的
7、峰值，可得到图（b）所示波形图。介绍性说明教教 学学 过过 程程 及及 教教 学学 内内 容容附附记记结 合 图 示讲解工作原理：设检波二极管 VD 的检波系数为 K，则流过它的电流i(t)KE0 ux(t)21T222I KE0ux(t)dt KE02KE0Ux KUxT0式中KE静态工作点电流，即无信号输入的起始电流；Ux为被测电压的平均值，对于纯正弦波或周期性对称的电压Ux 0；KUx为被测电压有效值的平方成比例的电流平均值(I)。2先设法在电路中抵消起始电流KE0，则送到直流表电流为2I KUx220从而实现了有效值的转换。用这种电压表在理论上可以测量任意周期性波形电压的有效值，不会产
8、生波形误差。但当用正弦波电压有效值刻度时，表盘刻度是非线性的。二极管的正向特性曲线只有起始部分一小段接近平方律特性，动态范围窄。如采用分段逼近法可得到动态范围较宽的接近理想的平方律特性，其工作原理如图所示。能实现此功能的电路称为分段逼近式平方律检波电路。教教 学学 过过 程程 及及 教教 学学 内内 容容附附记记2工作原理：设检波二极管 VD 的检波系数为 K，则流过它的电流i(t)KE0 ux(t)2I 1T222K E u(t)dt KE 2KE Ux KUx0 x00T02式中KE0静态工作点电流，即无信号输入的起始电流；Ux为被测电压的平均值，对于纯正弦波或周期性对称的电压Ux 0；KUx为被测电压有效值的平方成比例的电流平均值(I)。2先设法在电路中抵消起始电流KE0，则送到直流表电流为2I KUx从而实现了有效值的转换。用这种电压表在理论上可以测量任意周期性波形电压的有效值，不会产生波形误差。但当用正弦波电压有效值刻度时，表盘刻度是非线性的。二极管的正向特性曲线只有起始部分一小段接近平方律特性，动态范围窄。如采用分段逼近法可得到动态范围较宽的接近理想的平方律特性，其工作原理如图所示。能实现此功能的电路称为分段逼近式平方律检波电路。