电子测量技术(3.3)

电子测量技术西南交通大学电气工程学院孙永奎Email:[e-mail]3电压测量技术《电子测量技术》4.双斜积分式数字电压表(1)组成逻辑控制闸门计数器译码器显示器时钟脉冲积分器RUoUc比较器C电子开关UxS1S2S3S4-Uref+UrefUi-+A1+++-A23电压测量技术《电子测量技术》(2)工作原理Ux(A)TTDA/D先对被测电压进行定时积分再对极性相反的基准电压进行定值积分通过两次积分，被测电压变换成与之成正比的时间间隔。3电压测量技术《电子测量技术》准备阶段（自动调零阶段）三个阶段：采样阶段比较阶段(3)工作过程0Uxt3电压测量技术《电子测量技术》逻辑控制闸门计数器译码器显示器时钟脉冲积分器RUoUc比较器C电子开关UxS1S2S3S4-Uref+UrefUi-+A1+++-A2①准备阶段(t0~t1)接通S40110ttiodtURCU闭零初始状态00“0”tt1t0Uo3电压测量技术《电子测量技术》逻辑控制闸门计数器译码器显示器时钟脉冲积分器RUoUc比较器C电子开关UxS1S2S3S4-Uref+UrefUi-+A1+++-A2②采样阶段(t1~t2)采样接通S13电压测量技术《电子测量技术》逻辑控制闸门计数器译码器显示器时钟脉冲积分器RUoUc比较器C电子开关UxS1S2S3S4-Uref+UrefUi-+A1+++-A2②采样阶段(t1~t2)采样接通S1Ux)(111ttRCUdtURCUxttxo“1”-开计数N1-10Uxttt1t0UoUo3电压测量技术《电子测量技术》逻辑控制闸门计数器译码器显示器时钟脉冲积分器RUoUc比较器C电子开关UxS1S2S3S4-Uref+UrefUi-+A1+++-A2②采样阶段(t1~t2)采样接通S1Ux“1”-t2UomT1开计数N1-10溢出0Uxt)(111ttRCUdtURCUxttxo)(11221ttRCUdtURCUxttxom1Ttt1t0UoUo3电压测量技术《电子测量技术》-Uref+Uref逻辑控制闸门计数器译码器显示器时钟脉冲积分器RUoUc比较器C电子开关UxS1S2S3S4Ui-+A1+++-A2③比较阶段(t2~t3)溢出接入-Uref0Uxt-Uref)tt(RCUUdt)U(RCUUomttomo2refref21“1”-开N10计数t2tt1t0UoUoUomT13电压测量技术《电子测量技术》-Uref+Uref逻辑控制闸门计数器译码器显示器时钟脉冲积分器RUoUc比较器C电子开关UxS1S2S3S4Ui-+A1+++-A2-接入-Uref-Uref)tt(RCUUdt)U(RCUUomttomo2refref21“1”-t30“0”开闭N2显示计数停止计数③比较阶段(t2~t3)t2tt1t0UoUoUomT13电压测量技术《电子测量技术》t3时刻，积分器输出电压为：根据第一次积分可知：xomURCTU10)(132refttomodtURCUUt1t2UomT1N10tUx时序波形图0tUo0t时钟脉冲0t闸门时间t比较器输出计数脉冲t0t3T2N202refTRCUUomomUURCTref2（1）（2）3电压测量技术《电子测量技术》t1t2UomT1N10tUx时序波形图0tUo0t时钟脉冲0t闸门时间0t比较器输出计数脉冲t0t3T2N2ref12UUTTxref12UUNNx（2）式代入（1）式可得：ccfNTNT222ccfNTNT1113tref12UNNUx3电压测量技术《电子测量技术》抗干扰能力强。对积分元件和时标信号的精度、稳定性要求低。还可实现两电压间的除法运算。测量速度低。(4)特点3电压测量技术《电子测量技术》3.4.3单片直流数字电压表（该部分略讲或同学看书）3电压测量技术《电子测量技术》3.5数字式多用表组成变换器3电压测量技术《电子测量技术》3.5.1组成输入AC/DC变换器直流数字电压表I/U变换器UDCR/U变换器UACIR3电压测量技术《电子测量技术》实际产品Agilent3458A：8位半DMM。主要技术指标：◆Math/statistics；◆20kBmemory；◆Self-adjustingautocalibration；◆dcVolts；◆100mVto1000Vranges；◆10nVsensitivity◆0.05ppmtransferaccuracy；◆acVolts；◆10mVto1000Vranges；◆Ohms；◆Analog,randomandsubsampledmodes；◆0.002ppmtransferaccuracy◆10Ohmsto1GOhmranges；◆2-and4-wirewithoffsetcompensation3电压测量技术《电子测量技术》3.6电压测量的应用电平测量噪声测量3电压测量技术《电子测量技术》电平是指两功率或电压比值的对数，单位为贝尔（Bel），实际中采用分贝（dB）为单位。3.6.1电平测量1.电平的概念dB101Bel电平功率电平电压电平3电压测量技术《电子测量技术》(dB)10lgellg2121rPPBPPLP）（相对功率电平实际上反映了信号在系统中传输时功率的增益和衰减。(1)功率电平相对功率电平相对功率电平定义为系统中任意两处的功率P1与P2之比的对数值。3电压测量技术《电子测量技术》）（）（dBm0010lg10dBmlg100.PPPLxxP绝对功率电平系统某处的绝对功率电平定义该处的功率Px与零电平标准功率P0之比的对数值。零电平标准功率零电平标准功率指在600Ω负载电阻上消耗的1mW（0.001W）功率。3电压测量技术《电子测量技术》(2)电压电平在实际测量中，测量电压比测量功率方便，因此电平可利用电压来进行计算。3电压测量技术《电子测量技术》(dB)20lg21rUULU相对电压电平实际上反映了信号在系统中传输时电压的变化。(2)电压电平相对电压电平相对电压电平定义为系统中任意两处的电压U1与U2之比的对数值。3电压测量技术《电子测量技术》）（）（dBm7750lg02dBmlg020.UUULxxU绝对电压电平系统某处的绝对电压电平定义该处的电压Ux（有效值）与零电平标准电压U0之比的对数值。零电平标准电压零电平标准电压指在600Ω负载电阻上消耗1mW功率时的电压。3电压测量技术《电子测量技术》2.几个重要的相对电平值(1)0dB(2)3dB(3)6dB3电压测量技术《电子测量技术》3.电平的刻度电平的测量实际是交流电压的测量，因此在电子电压表或多用表中，电平的刻度是以交流电压最低量限作为标定基准来进行刻度。通常按单位dBm进行刻度，即设定测量处的阻抗为标准阻抗600Ω，标定交流电压最低量程档0.775V的位置为0dBm标度点。3电压测量技术《电子测量技术》4.电平的测量测量电平，实际上是利用交流电压档，只是按电平刻度进行读数。3电压测量技术《电子测量技术》4.电平的测量(1)绝对电平的测量选用电平基准档交流电压最低档ALLUP600ΩR600ΩRRARLLUP60010lg60010lgALU电平读数值3电压测量技术《电子测量技术》选用非电平基准档其他交流电压档mmUPUUALL020lg600ΩR600ΩRRUUARLLmmUP60010lg20lg60010lg0mmUUUAL0lg20所选量程基准档量程3电压测量技术《电子测量技术》(2)系统相对电平的测量P2P1rLLLP(3)利用电平的测量来确定功率或电压AUL根据所选量程775020lg.ULUURP21rUUULLL3电压测量技术《电子测量技术》例3.4用MF-20电子式多用表测量被测电压，得，求其相应的电平值。若采用该表的30V交流电压档对另一处电压进行测量，得电平读数值为-10dBm，求该处的电压值。（设被测点处的负载均为600，MF-20电子式多用表的电平基准档为交流1.5V档。）V527.UxΩ3电压测量技术《电子测量技术》dBm317750527lg207750lg20...ULLxUP02dBm165130lg2010lg200..UUALmmU9V410775010775020021620...U.LxU解：（1）被测电压的电平值为：（2）被测处的实际电压电平值为：被测处的电压为：7750lg02.ULxU3电压测量技术《电子测量技术》例3.5用U-201多用表测量一通信线路的功率衰减。用基准电平档测得输入端的电平读数值为A1=30dBm,输出端的电平读数为A2=14dBm；用电阻档测得输入端的阻抗为1K,输出端的阻抗为500。求功率衰减的分贝值。ΩΩ3电压测量技术《电子测量技术》78dBm27100060010lg60010lg1111.ARLLUP解：（1）输入端的实际电平为：（2）输出的实际电平为：79dBm1450060010lg60010lg2222.ARLLUP（3）系统功率衰减的分贝值为：99dBm1214.79782721r..LLLPPP3电压测量技术《电子测量技术》第三章作业P144~1453.1，3.2，3.73.8,3.10,3.11