[其他]多功能真有效值电压表

说明书

本实用新型涉及一种真有效值电压表，它可广泛用于电工、电讯测量技术领域。

现有市场上销售的真有效值电压表，只能测量任意波形有效值，不能适应对任意脉冲波形及随机信号的正负峰值的测量，况且市售的真有效值电压表灵敏度较低，动态范围窄，工作频带不宽，不能同时满足电工电讯工程测量的需要。

本实用新型的目的是为了克服真有效值电压表应用的局限性，提高真有效值电压表的技术指标，测试功能及应用范围。

任意一个电压信号的有效值，其数学表达式：

UR M S=1T∫ OTe2 ( t ) d t]]>

式中e（t）：表示电压信号随时间变化的任意波形。

T：称之为平均时间。

真有效值电压的测量，是对任意波形信号进行均方根运算。仪器中的均方根运算电路是构成该电压表的核心电路，它的技术指标决定着整机的性能。组成均方根运算电路的关键是“理想二极管”电路结构及其技术指标。该“理想二极管”是采用分立元器件双极晶体管3F6、3DG237、3CG307组装而成，电路中接有电容C102、C103（10～15P），电阻R106、R107、R111（100～200Ω）用于消振及提高其高频性能装置。图1绘出了“理想二极管”原理图。

该“理想二极管”电路结构简洁，性能稳定，输入与输出呈线性关系。其起始灵敏度可做到5mv，工作频带扩散至10MHZ，输入阻抗高，输出阻抗小，是应用在均方根运算电路中较为理想的电路之一。

真有效值电压表是采用了上述“理想二极管”电路组成的低电平非线性函数运算电路。图2给出了低电平非线性函数运算电路的原理图。它是由五个“理想二极管”（D201－D205）电路和一个加法运算放大器IC201构成。它是典型的五折线低电平非线性函数电路。由于二极管（D201－D205）本身的特性被“理想”化了，各转折点相互独立，互不影响，其稳定性极好。理想二极管的阈值可做到5mv以内，适用很低电平信号的测量，这对测量随机信号是非常有利的。

在该真有效值电压表电路中，设计了一个峰值检波电路，以扩展其应用范围。在测量脉冲波形或随机信号时，人们不但希望知道它的有效值的大小，更需要知道其正、负峰值的大小。图3给出了宽频带峰值测量电路图。该电路能够准确测量频率f＝0.1HZ－10MHZ任意波形的峰值。

多功能真有效值电压表主要是利用“理想二极管”电路，峰值检波电路组成图4给出多功能真有效值电压表的电路结构，以实现对任何信号的有效值，峰值的测量。

从图4中可看出，输出信号UiN经衰减器（1）、（3）及放大电路（2）、（4）来满足对小信号放大和大信号的衰减。被放大或衰减的信号经放大倒相器（5）和宽带精密整流电路（6）实现对输入信号取绝对值。转换电路（7）把从精密整流电路（6）送来的信号分别接至非线性函数运算器（8）和峰值检波器（9），并经过转换电路（7）可分别测量输入信号的有效值及峰值。被测信号是向电容器C上充电，电容器C上的积累电荷的多少正比于被测信号的大小。加法运算放大器（10）的输入阻抗R可以做得很高，它的放电时间常数τ＝R.C决定着被测信号频率的下限。有源滤波器（11）是为了提高仪表快速响应及减小随机信号测量值的晃动而设。3 1/2 模数转换及显示电路（12）是普通的数字直流电压表。（13）是该仪器的供电电源。