电压交流有效值测量电路设计仿真与实现 武汉理工

《模拟电子技术基础》课程设计目录

摘要....................................... .. (1)

1.电路方案论证与选择

1.1系统基本方案 (2)

1.2各模块方案论证与选择

1.2.1直流稳压可调电源模块 (2)

1.2.2电压衰减模块 (2)

1.2.3 AC-DC转换模块 (4)

1.2.4数字显示模块 (6)

2.电路仿真 (7)

3.焊接与调试

3.1材料清单 (12)

3.2过程描述 (13)

4.参数测量及验证 (14)

5.心得体会 (15)

6.参考文献 (15)

7.实物图 (16)

课程设计任务书

学生姓名：专业班级：电信12级

指导教师：刘守军工作单位：信息工程学院

题目: 电压交流有效值测量电路设计仿真与实现

初始条件：

可选元件：集成运算放大器、电阻、电位器、电容若干，直流电源，或自备元器件。

可用仪器：示波器，万用表，直流稳压源，函数发生器

要求完成的主要任务:

（1）设计任务

根据要求，完成电压交流有效值测量电路的仿真设计、装配与调试，鼓励自制正弦信号发生器和稳压电源。

（2）设计要求

①输入电压峰值10＜v ，允许误差为±2％，采用LED分段显示，分段区间自定，可加入音响指示；

②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。

③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现

系统功能。

④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。

⑤选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。

时间安排：

1、前半周，完成仿真设计调试；并制作实物。

2、后半周，硬件调试，撰写、提交课程设计报告，进行验收和答辩。

指导教师签名：年月日

系主任（或责任教师）签名：年月日

摘要

模拟电子技术课程设计是继《模拟电子技术基础》理论学习和实验教学之后又一重要的实践性教学环节。它的任务是在学生掌握和具备电子技术基础知识与单元电路的设计能力之后，让学生综合运用模拟电子技术知识，进行实际模拟电子系统的设计、安装和调测，利用Multisim等相关软件进行电路设计，提高综合应用知识的能力、分析解决问题的能力和电子技术实践技能，让学生了解模拟电子技术在工业生产领域的应用现状和发展趋势。为今后从事电子技术领域的工程设计打好基础。

本课程设计的思路是将交流信号经过电阻分压后送至由TL062和电容、电阻组成的AC-DC转换模块，将直流信号送至ICL7107数码管显示，完成交流电压有效值的测量。

关键词：电阻分压、TL062、ICL7107、交直流转换、有效值测量

电子技术课程设计进度要求

1.电路方案论证与选择

1.1 系统基本方案

设计电路分为直流稳压电源模块、电压衰减模块、AC-DC模块、数码管显示模块，即可完成题目对交流电压有效值进行测量，并显示的设计要求。

1.2 各模块方案论证与选择

1.2.1 直流稳压可调电源模块

设计图1.1为采用7805设计的直流稳压源。该稳压源可稳定输出+5V电压，电路简单，应用广泛。该稳压源由以下五部分组成。

(1)降压：通过变压器将输入的220V，50HZ交流电降为+5V输出。

(2)整流：通过桥式整流电路，将输入的交流电压信号变为脉动信号。

(3)滤波：通过C1及C2等滤波电容将输入的电压信号转变为波形更为平缓的电压信号。

(4)稳压：通过集成稳压芯片7805将不稳定的电压信号变为稳定的直流电压。

图1-1 直流稳压电源电路

1.2.2 电压衰减模块

由于AC-DC模块的输入电压为200mV，而题目要求的测量电压是V>10V，因此要对输入电压进行衰减。此处采用了电阻分压的方式对电压进行衰减，同时设计参数，使模块能输入200mV～2000V范围内的电压。

图1-2 电压衰减电路

采用类似的方法还可改装成测量电流和电阻的电路，测量电流的分流电阻和测量电压的分压电阻以及测量电阻的基准电阻往往就是同一组电阻，分别如图1-3和图1-4原理，此处不再做赘述。

图1-3 电阻分流电路

图1-4 测量电阻基准电阻电路

1.2.3 AC-DC转换模块

方案一：随着集成电路的迅速发展，近年来出现了各种真有效值AC/ DC 转换器。美国AD公司的AD736是其中非常典型的一种。AD736是经过激光修正的单片精密真有效值AC/DC 转换器。其主要特点是准确度高、灵敏性好(满量程为 200mVRMS)、测量速率快、频率特性好(工作频率范围可达0～460kHz)、输入阻抗高、输出阻抗低、电源范围宽且功耗低(最大的电源工作电流为200μA)。用它来测量正弦波电压的综合误差不超过±0.3%。

但经查询，AD736集成芯片的成本较高，因此设计电路未采取此套方案。

方案二：单门限比较器由于受正负电源的限制，输出电压为V

o ≈±V

cc

。当输入信号V

i

n

时，输出低电平V

ol =-V

cc

；当输入信号V

i

>V

n

时，输出高电平V

oh

=+V

cc

。由于需要多个电压比

较器，故选用集成运放LM324，内含四个理想运算放大器。

图1-3 比较器

由于采用四个运放连线较为复杂，且不能准确地输出交流电压的有效值，故设计电路不采用此套方案。

方案三：用TL062和电容电阻构成积分运算电路。从输入端输入交流信号，经过运算电路输出直流信号。且该信号与交流有效值成线性关系，参数设置得当，即可得到输出信号等于输入交流信号的有效值。

图1-4 AC-DC转换模块

本电路中，输入的是 0～200.0mV 的交流信号，输出的是 0～200.0mV 的直流信号，从信号幅度来看，并不要求电路进行任何放大，但是，正是电路本身具有的放大作用，才保证了其几乎没有损失地进行AC-DC的信号转换。因此，这里使用的是低功耗的高阻输入

运算放大器，其不灵敏区仅仅只有2mV 左右，在普通数字万用表中大量使用，电路大同小异。

1.2.4 数字显示模块

ICL7107拥有强大的直流电压数字显示功能，所需外围电路少，而且显示稳定精确。本次设计直接使ICL7107，配合四位七段共阳数码管构成有效值测量电路的显示部分。将经过衰减、AC-DC转换后的信号电压输入到显示模块，电路的数码管便会显示相应的数值。如果原始输入电压经过N倍衰减，那么将得到的数值乘以N(单位为mV)变为所测交流电压的有效值。

显示模块使用了ICL7107集成芯片。ICL7107是美国Intersil公司专为数字仪表生产的数字仪，满幅输入电压一般取200mV的专用芯片。该芯片集成度高，转换精度高，抗干扰能力强，输出积分电容可直接驱动发光数码管，只需要很少的外部元件，就可以构成数积分。

芯片第一脚是供电，正确电压是DC+5V。第36脚是基准电压，正确数值是 100mV，第26引脚是负电源引脚，正确电压数值是负的，在－3V至－5V都认为正常，但是不能是正电压，也不能是零电压。芯片第31引脚是信号输入引脚，可以输入±199.9mV的电压。在一开始，可以把它接地，造成“0”信号输入，以方便测试。

芯片27，28，29引脚的元件数值，它们是0.22uF，47K，0.47uF电容网络，这三个元件属于芯片工作的积分网络，不能使用磁片电容。芯片的33和34脚接的104电容也不能使用磁片电容。

芯片的电源地是21脚，模拟地是32脚，信号地是30脚，基准地是35脚，通常使用情况下，这4个引脚都接地，在一些有特殊要求的应用中（例如测量电阻或者比例测量），30脚或35脚就可能不接地而是按照需要接到其他电压上。

负电压电源可以从电路外部直接使用7905等芯片来提供，但是这要求供电需要正负电源，通常采用简单方法，利用一个+5V供电就可以解决问题。比较常用的方法是利用ICL7660或者NE555等电路来得到，这样需要增加硬件成本。我们常用一只NPN三极管，两只电阻，一个电感来进行信号放大，把芯片38脚的振荡信号串接一个20K－56K的电阻连接到三极管“B”极，在三极管“C”极串接一个电阻（为了保护）和一个电感（提高交流放大倍数），在正常工作时，三极管的“C”极电压为2.4V－2.8V为最好。这样，在三极管的“C”极有放大的交流信号，把这个信号通过2只4u7电容和2支1N4148二极管，

构成倍压整流电路，可以得到负电压供给ICL7107的26脚使用。这个电压，最好是在－3.2V到－4.2V之间ICL7107也经常使用在±1.999V量程，这时候，芯片27，28，29引脚的元件数值，更换为0.22uF，470K，0.047uF阻容网络，并且把36脚基准调整到1.000V 就可以使用在±1.999V量程了。

图1-5 数字显示模块

2.电路仿真

对系统电路的关键模块AC-DC用Multisim进行仿真，电路图及仿真数据如下所示。

图2-1 AD-DA模块仿真

输入频率为1KHZ、幅值分别为50mV、65mV、80mV、95mV的正弦波。输入频率为1KHZ、幅值分别为50mV的正弦波:

输入频率为1KHZ、幅值分别为65mV的正弦波:

输入频率为1KHZ、幅值分别为80mV的正弦波:

输入频率为1KHZ、幅值分别为95mV的正弦波:

表2-1 仿真数据

由表2-1可以看出，TL062和电容、电阻构成的积分运算电路可以较为精确地将交流信号转换为直流信号，并输出有效值。

3.焊接与调试

3.1材料清单

3.2过程描述

先用万用表检测元件参数是否符合要求。然后按照原理图，元件装配。装配完成后焊接该硬件。焊接时，以45度靠紧焊接面进行预热；然后将焊锡丝同时伸向被焊的组件脚及焊盘，一起接触被焊处；当焊锡丝熔化，向焊接处推入焊锡丝，使焊锡润湿焊盘与组件脚，当焊点上的焊锡成圆锥形时即抽离焊锡丝。在焊锡完全熔化后，移去烙铁头。如果焊点有连焊，应将焊锡线与烙铁头一起接触在连焊的焊点之间，待焊锡丝与助焊剂一起熔化后，移去焊锡丝，再将烙铁头侧放着向下移走，吸去多余的焊锡；焊点的标准是：焊点呈锥形，焊锡要适量，表面有光泽，光滑，清洁等。焊接完成后调试制作的硬件。

(1)按下自锁开关，将测试脚37脚接高电平，数码管显示-1888，说明显电压数字显示部分焊接无误。

(2)将测试电压输入口短接，数码管显示为0，说明测试无零点误差。

(3)将测量档位调到100倍衰减，即量程为20V档位，输入接上有效值为6V，频率为

50Hz的正弦交流电压，显示数字为60.0。

4.参数测量及验证

(1)电压衰减模块测试结果如表4-1

表4-1 电压衰减模块测试

(2)AC-DC模块测试结果如表4-2

用信号发生器直接在AC-DC模块输入有效值已知，频率可调的正弦交流电，在输出端测量其直流电压。与输入的有效值对比，发现数值相接近，基本满足后面的进一步连接要求。

表4-2 AC-DC转换模块测试

(3)整体调试参数如表3-3

将完整的电路全部连接好后，接入50Hz交流信号，改变信号有效值的同时也要相应的改变档位，以免将电路烧毁。

表3-3 整体测试结果1

表3-4 整体测试结果2

5.心得体会

课程设计之初，我对交流电压有效值测量完全没有想法和方案。在完成课程设计的短短几天内，我不断搜集资料、设计方案、整理思路、制作电路图、电路仿真，最终得到了理想的电路设计方案与仿真结果，然后又开始着手元器件的购买、实物的焊接与调试、数据测试。这其中我遇到了很多的困难，在克服这些困难的同时，也学到了很多课本里学不到的知识，收获了很多课堂上讲不到的方法。

在收集资料的过程中我遇到了各种各样的方案，每种方案都有其利弊。我仔细对比了各种方案的可行性，考虑了成本、可操作性、繁简程度等诸多问题。在这个过程中我学到了很多书本中没有的知识。

在设计电路的过程中用到了Multisim软件。我之前一直使用Proteus软件进行设计电路与仿真，但是Proteus软件较Multisim软件来说在实用性与操作性上略逊。所以在此次在课程设计中我选用了Multisim软件进行电路仿真，在使用Multisim软件软件之前我上网看了一些教程，大致了解了Multisim软件的使用方法。我在以后的学习中会更加深入地研究与学习Multisim软件，用它的强大的功能来帮助我解决实际问题。

本次课程设计培养了我的工程设计思想。从收集资料、对比选择、确定方案、电路图设计、电路仿真到元器件的配置、实物焊接与调试、数据的测量收集，从中所获得的经验对今后的学习与工作都有很大的帮助，同时我也学会了如何在短时间之内对知识进行取舍与进行重点学习和突破。

虽然课程设计的过程是辛苦的，但结果确是令人振奋的。我从中学到的知识、方法与积累的自信、经验都会在今后的学习和工作中对我有很大的帮助。

6.参考文献

[1] 康华光.电子技术基础（模拟部分）北京：高等教育出版社，2006

[2] 文艳.protel99SE电子电路设计北京：机械工业出版社，2006

[3] 何希才.新型集成电路应用实例北京：电子工业出版社，2002

[4] 臧春华.电子线路设计与应用北京：高等出版社，2004

[5] 吴友宇.模拟电子技术基础北京：清华大学出版社，2009

[6] 童诗白.模拟电子技术基础（第五版）北京：高等教育出版社，2001

7.实物图

图7-1 AC-DC转换模块正面

图7-2 AC-DC转换模块背面

图7-3 输入信号

交流电压测量——4

交流电压测量 （常规仪器方式） 一、实验目的： 了解交流电压测量的基本原理，分析几种典型电压波形对不同检波特性电压表的响应，以及它们之间的换算关系，并对测量结果做误差分析。 二、实验原理： 一个交流电压的大小，可以用峰值U ?，平均值U ，有效值U ，以及波形因数K F ，波峰因数K P 等表征，若被测电压的瞬时值为)(t u ，则 全波平均值为 ? = T dt t u T U 0 )(1 有效值为 ?= T dt t u T U 02 )(1 波形因数为 U U K F = 波峰因数为 U U K P ?= 而用来测量电压的指针式电压表中的检波器有多种形式，一般来说，具有不同检波特性的电压表都是以正弦电压的有效值来定度的，但是，除有效值电压表外，电压表的示值本身并不直接代表任意波形被测电压的有效值。因此，如何利用不同检波特性的电压表的示值（即 读数）来正确求出被测电压的均值U ，峰值U ?，有效值U ，这便是一个十分值得注意的问题。 根据理论分析，不同波形的电压加至不同检波特性的电压表时，要由电压表读数确定被 测电压的U ?、U 、U ，一般可根据表1的关系计算。 从表1可知，用具有有效值响应的电压表和平均值响应的电压表分别对各种波形的电压测量时，若读数相同，只分别表示不同波形的被测电压有效值U 相同和平均值U 相同，而其余的并不一定相同。

三、实验设备： 1、DA-16晶体管毫伏表（均值检波）1台； 2、TD1914A数字毫伏表（有效值检波）1台； 3、函数信号发生器，型号YB1634，指标：0.2Hz-2MHz，数量1台； 4、双踪示波器，型号YB4320A，指标：20MHz，数量1台。 四、实验预习要求： 1、复习好《电子测量》中电压测量的有关章节。 2、参照仪器使用说明书，了解DA-16晶体管毫伏表、TD1914数字毫伏表、函数信号 发生器及双踪示波器的使用方法。 3、详细阅读实验指导书，作好绘制波形和测试记录的准备。 五、实验步骤： 1、将均值电压测量的实验仪器准备就绪，如下图所示。 2、将DA-16晶体管毫伏表置于1V/0db档位，如下图所示。 3、将DA-16晶体管毫伏表的输入线短接，如下图所示。 4、将DA-16晶体管毫伏表接通电源，待表针稳定，进行调零，如下图所示。 5、打开函数信号发生器的电源，选择产生1KHz左右的正弦波信号，如下图所示。 6、将函数信号发生器的信号线与DA-16晶体管毫伏表的输入端相接，如下图所示。 7、调节函数信号发生器的幅度输出，使DA-16的指示为0.7V，如下图所示。 8、打开示波器的电源，并进行校准，如下图所示。 9、将示波器探头与信号相接，并读出信号峰值，填入表2，如下图所示。 10、由函数信号发生器分别产生三角波、方波，并调节其幅度使电压表指示为0.7V，然后由示波器读出信号峰值，填入表2。 11、将DA—16电压表（平均值检波）换为TD1914A电压表（有效值检波），选择1V/0db 档位，并将其输入线短接，自动调零，如下图所示。 12、将示波器、函数信号发生器、电压表进行连接，如下图所示。 13、调节函数信号发生器的输出幅度，使电压表显示为0.7V，并从示波器上读出信号峰值，填入表2，如下图所示。 14、由函数信号发生器分别产生三角波、方波，并调节其幅度使电压表指示为0.7V， 然后由示波器读出信号峰值，填入表2。 比较由各电压表读数计算出的峰值U?和由示波器直接读出的峰值U?是否一致，并将测量和计算结果填入表2。

信号发生器和交流电压表实验报告

3.5 仿真信号产生实验 一、实验目的： 1．熟悉LabVIEW中仿真信号的多种产生函数及参数设置。 2．掌握常用测试仿真信号的产生。 3．学会产生复杂的函数波形和任意波形。 二、实验内容： 1．采用Express VI仿真信号发生器，产生规定的附有噪声的正弦信号，并显示波形。 2. 采用波形发生器VI，产生规定的附有噪声的多波形信号，并显示波形。 3. 产生任意波形信号，并显示和存盘。 4. 采用公式节点，产生规定的复杂函数信号。 三、实验器材： 安装有LabVIEW软件的计算机1台 四、实验原理： 1．虚拟仪器中获得信号数据的3个途径： （1）对被测的模拟信号，使用数据采集卡或其他硬件电路，进行采样和A/D变换，送入计算机。 （2）从文件读入以前存储的波形数据，或由其他仪器采集的波形数据。 （3）在LabVIEW中的波形产生函数得到的仿真信号波形数据。 2．测试信号在LabVIEW中的表示 在LabVIEW中测试信号已经是离散化的时域波形数据，表示信号的数据类型有数组、波形数据和动态数据3种。 波形数据是一种特殊的簇结构，它由时间起始值t0、两个采样点的时间间隔值dt以及采样数据一维数组Y组合成的一个簇。它的物理意义是对一个模拟信号x(t)从时间t0开始进行采样和A/D转换，采样率为fs,对应采样时间间隔dt=1/fs ，数组Y为各个时刻的采样值。对周期信号，1个周期的采样点数等于采样频率除以信号频率。 3．仿真信号产生函数 在LabVIEW中产生一个仿真信号，相当于通过软件实现了一个信号发生器的功能。LabVIEW提供了丰富的仿真信号，包括正弦、方波、三角波、多频信号、调制信号、随机噪声信号、任意波形等。针对不同的数据形式(动态数据类型、波形数据和数组)，LabVIEW中有3个不同层次的信号发生器(Express VI仿真信号发生器、波形发生器VI和普通信号发生器VI)。 4．公式节点产生仿真信号 用公式节点可以产生能够用公式进行描述的信号，用公式节点可产生经过复杂运算生成的信号。公式波形．Vi产生的信号是波形数据，它的途径是：模板函数→信号处理→波形生成→公式波形．vi。 五、实验步骤： 1．设计一个简易的正弦波发生器，频率、幅值和直流偏值在面板上可调，还可叠加噪声信号，并显示波形。 分析：采用Express VI仿真信号发生器可以完成。 （1）前面板设计：应包括的控件有波形频率、幅度和直流偏值输入设置，噪声的标准偏差设置，显示波形的图形控件，还可用一个选择开关控制程序启动和停止。见图

AD637有效值检测总结

有效值检测设计总结 一、模块设计要求： 检测交流信号的有效值并以直流信号输出。设计要求尽量提高精确度，减小频率的影响。 二、模块完成情况： 工作电压为正负5V的双电源，能够实现各种波形的真有效值检测，但高频率信号和小信号（小于20mv）的检测没能实现。当输入频率低于1KHz的正弦波时输出的还是正弦波而不是一条直线，且输出波形的频率为信号源的两倍！ 三、模块涉及的理论知识： 根据有效值的定义，在一个信号周期内，通过某纯阻负载所产生的热最与一个直流电压在同一负载上产生的热量相等时，该直流电压的数值就是交流电压的有效值。数学表达式如下所示： 式中的T是交流信号的周期，u(t)为电压。根据定义它是被测量的均方根值。一般对有效值的测量时利用二极管的单向导电性，构成整流电路，如半波整流、全波整流、桥式整流等，将交流信号整流成直流信号，再通过电容或电感滤波，最终得到的是平均值形式，根据平均值与有效值确定的系数关系，通过平均值将有效值表示出来。（系数关系如下表） 事实上无论是半波整流、全波整流、还是桥式整流，他们的整流精度都不高所转换后的有效值误差很大。因为而二级管的非线性回产生很大的误差，而当小信号的时候，因输入信号小于二极管的门槛电压，电流基本过不去，其转换误差更严重。而当输入信号不是标准波形而是有失真的信号时也会产生误差。 关于AD637的描述如下：

四、设计与制作过程 根据所学的理论知识以及AD637的工作原理设计的电路原理图及PCB图如下图所示： AD637有效值检测电路原理图

AD637有效值检测电路PCB图 为了节省画图时间，在设计PCB图时我把接在电源旁边的去耦电容都删掉了，因为是贴片比较小也比较容易焊接，在做好板后再加上去也无妨。原理图中靠近电源头的那个磁珠我用电阻代替，贴片灯我用电容代替，因为封装都一样，为了找原理图库方便都这么干，类似于一些芯片的同样的封装都可以统一用一个封装来代替。 按照设计的PCB板焊接好的实物图如下图所示： 五、测试方法

电压有效值测量

低频电子线路课程设计 ----电压有效值测量电路 姓名：小杰 专业班级：通信工程（4）班 学号：xxxxxxxxx 实验时间：2013.11.25-2013.11.26

电压有效值测量电路 摘要：采用通用运放LM 324和检波二极管设计一个峰值半波整流电路，实现对正弦波电压有效值的测量，先设计电路图用Multisim软件进行仿真，再根据仿真的电路图在面包板上连接电路，用信号发生器和万用表检验实际电路是否符合要求。 一、设计任务与技术指标 1.设计任务 采用通用运放LM 324和检波二极管设计一个峰值半波整流电路，实现对正弦波电压有效值的测量。 2.技术指标 输入信号频率范围：0~100mV 上限频率：5KHz 电压显示：万用表直流档 电源电压：12V范围内可任选 二、设计要求 1.熟悉电路的工作原理。 2.根据技术指标通过分析计算确定电路形式和参数元件。 3.画出电路原理图。（元器件标准化，电路图规范化） 4.计算机仿真。 三、实验要求： 1、根据技术指标确定测试项目、测试方法和步骤。 2、确定实验所用仪器。 3、作出记录数据的表格。 4、完成实验。 四、实验原理 1、电路工作原理 下图为精密半波整流电路与电容滤波电路所组成的实验原理图，它属于反相型运放电路。当输入电压为正极性时，运放输出为负极性时，运放输出U o1 为负 极性，二极管D2导通、D1截止，输出电压U O 为零。当输入电压U I 为负极性时， U o1 为正极性，此时D1导通、D2截止，电路处于反相比例运算状态，输出电压 U O =-U I R f /R i。

图1. 仿真实验原理电路图

模电课设 电压交流有效值测量电路设计

武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计 课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目：电压交流有效值测量电路设计 初始条件： 具备模拟电子电路的理论知识；具备模拟电路基本电路的设计能力；具备模拟电路的基本调试手段；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、输入电压峰值0＜v ＜10 2、允许误差为±2％ 3、采用LED分段显示，分段区间自定 4、可加入音响指示 5、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书 6、设计电源； 7、焊接：采用实验板完成，不得使用面包板。 时间安排： 二十一周一周，其中3天硬件设计，2天硬件调试 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日

武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计 目录 1. 系统总体设计 (2) 1.1 设计方案 (2) 1.2 电路流程图 (2) 2.各模块方案及电路参数 (2) 2.1 AC-DC转换模块 (2) 2.1.1电路方案 (2) 2.1.2电路参数 (3) 2.1.3电路原理图 (3) 2.2电压比较模块 (4) 2.2.1电路方案 (4) 2.2.2电路原理图 (4) 2.3 LED分段显示电路 (5) 2.3.1电路方案 (5) 4. Multisim仿真 (5) 4.1 AC-DC电路仿真 (5) 4.2仿真电路整体图 (7) 5.所需元件 (8) 6.实物测试 (9) 7.总结 (11) 8.附录 (12) 9.参考书目 (12)

武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计 摘要 《模拟电子技术基础》课程是一门实用的专业课，而该课程的课程设计就是为了让我们巩固在理论课和实验课程中学习到的知识。本次课程设计是做一个电压交流有效值测量电路，并通过LED灯分段显示电压有效值的范围。 众所周知，电压表在工程运用中无处不在，本次课设就是要求我们综合理论课程中的知识，运用Multisim来设计一个简单缩略的交流电压表，并通过安装调试组成一个可以测量电压交流有效值范围的电路。该电压有效值测量电路主要由交直流转换模块和电压比较和显示模块组成。本次课程设计经过方案论证-电路设计-电路实现-安装调试-系统测试-总结报告等过程，达到了提高动手能力和电子技术实践技能的目的。 关键词：电压有效值测量，交直流转换，LED分段显示。

交流电压测量实验报告

交流电压测量 姓名 学号 日期 一、实验目的： 了解交流电压测量的基本原理，分析几种典型电压波形对不同检波特性电压表的响应，以及它们之间的换算关系，并对测量结果做误差分析。 二、实验原理： 一个交流电压的大小，可以用峰值U ?，平均值U ，有效值U ，以及波形因数K F ，波峰因数K P 等表征，若被测电压的瞬时值为)(t u ，则 全波平均值为 ? = T dt t u T U 0 )(1 有效值为 ?= T dt t u T U 02 )(1 波形因数为 U U K F = 波峰因数为 U U K P ?= 而用来测量电压的指针式电压表中的检波器有多种形式，一般来说，具有不同检波特性的电压表都是以正弦电压的有效值来定度的，但是，除有效值电压表外，电压表的示值本身并不直接代表任意波形被测电压的有效值。因此，如何利用不同检波特性的电压表的示值（即 读数）来正确求出被测电压的均值U ，峰值U ?，有效值U ，这便是一个十分值得注意的问题。 根据理论分析，不同波形的电压加至不同检波特性的电压表时，要由电压表读数确定被 测电压的U ?、U 、U ，一般可根据表1的关系计算。 从表1可知，用具有有效值响应的电压表和平均值响应的电压表分别对各种波形的电压测量时，若读数相同，只分别表示不同波形的被测电压有效值U 相同和平均值U 相同，而其余的并不一定相同。

三、实验设备： 1、数字毫伏表1台； 2、函数信号发生器1台； 3、双踪示波器， 1台。 4、真有效值万用表 1个 四、实验内容： 调节函数信号发生器的输出幅度，使示波器的峰值读数为1V，观测各种电压表的读数 六、思考题： 1、实验过程中为了仪器的安全，电压表量程是否应尽量选大一些（如3V，10V甚至 30V档）？

基于单片机正弦波有效值的测量

基于单片机正弦波有效值的测量 一．简介 本作品以单片机STC12C5A60S2为主控芯片并以此为基础，通过二极管1N5819实现半波整流，使用单片机内部自带10位AD对整流后的输入信号进行采样，从而实现对峰值的检测；同时通过运放LM837对输入信号进行放大，之后通过施密特触发器，将原始信号整形成可被单片机识别的标准脉冲波形，之后配合内部计数器（定时器）达到测量其频率的目的；这样，整流和AD采样实现对输入信号峰值的检测；通过放大、整形实现对输入信号频率的检测。 二．基本功能与技术指标要求 （1）输入交流电压：1mV～50V,分五档： ①1mV~20mV，②20mV~200mV,③200mV~2V,④2V~20V,⑤20v~50V。 （2）正弦频率；1Hz~100kHz； （3）检测误差：≤2%； （4）具有检测启动按钮和停止按钮，按下启动按钮开始检测，按下停止按钮停止检测； （5）显示方式：数字显示当前检测的有效是，在停止检测状态下，显示最后一次检测到的有效值； （6）显示：LCD，显示分辨率：每档满量程的0.1%； 三．理论分析 本文要求输入交流信号，通过电路测量其峰值，频率，有效值以

及平均值，因为输入的交流信号为模拟信号，而一般处理数据使用的主控芯片单片机处理的是数字信号，所以我们选择使用数模转换器AD（Analog to Digital Converter）将输入的模拟信号转换为数字信号，并进行采样；由于要求输入交流信号电压峰峰值Vpp为 50mV~10V，所以如果我们采用AD为8位，则最小采样精度为 ，因此会产生78.4%的误差，并且题目要求输入交流信号的频率范围为40Hz～50kHz，所以为了保证对高频率信号的单周期内采样个数，我们需要选择尽量高速度的AD； 因此我们选用使用单片机STC12C5A60S2，其内部自带AD为8路10位最高速度可达到250KHz，所以我们可以将最小采样精度缩小到 ，并且在输入交流信号频率最大时（50KHz）在单个周期内可采集5个点，因此可保证测量精度。 由于该AD只能接受0~5V的模拟信号输入，所以当我们直接输入一个双极性信号时可能损坏AD，因此当信号进入AD之前我们要进行半波整流，为此我们设计了整流电路，在交流信号通过整流电路输入AD 后，由AD实时输出对应模拟信号大小的二进制数，并存入变量MAX 中，随着信号的不断输入MAX中只保存AD输出过的最大值，这样既 可测出输入信号的峰值；由交流信号有效值表达式 可知检波器应当首先把输入的瞬时电压平方, 然后在一定平均时间内取平均值再开方。即可得到交流信号的有效值，然后通过比较峰值

交流电压有效值测量

摘要 模拟电子技术课程设计是继《模拟电子技术基础》理论学习和实验教学之后又一重要的实践性教学环节。它的任务是在学生掌握和具备电子技术基础知识与单元电路的设计能力之后，让学生综合运用模拟电子技术知识，进行实际模拟电子系统的设计、安装和调测，利用multisim等相关软件进行电路设计，提高综合应用知识的能力、分析解决问题的能力和电子技术实践技能，让学生了解模拟电子技术在工业生产领域的应用现状和发展趋势。为今后从事电子技术领域的工程设计打好基础。 本课程设计的思路是将交流信号经过电阻分压后送至由TL062和电容、电阻组成的AC-DC转换模块，将直流信号送至ICL7107数码管显示，完成交流电压有效值的测量。 关键词：电阻分压、TL062、ICL7107、交直流转换、有效值测量

1 电路方案论证与选择 1.1 系统基本方案 设计电路分为直流稳压电源模块、电压衰减模块、AC-DC模块、数码管显示模块，即可完成题目对交流电压有效值进行测量，并显示的设计要求。 1.2 各模块方案论证与选择 1.2.1 直流稳压可调电源模块 设计图1.1为采用7805设计的直流稳压源。该稳压源可稳定输出+5V电压，电路简单，应用广泛。该稳压源由以下五部分组成。 (1) 降压：通过变压器将输入的220V，50HZ交流电降为+5V输出。 (2) 整流：通过桥式整流电路，将输入的交流电压信号变为脉动信号。 (3) 滤波：通过C1及C2等滤波电容将输入的电压信号转变为波形更为平缓 的电压信号。 (4) 稳压：通过集成稳压芯片7805将不稳定的电压信号变为稳定的直流电 压。 图1-1 直流稳压电源电路 1.2.2 电压衰减模块 由于AC-DC模块的输入电压为200mV，而题目要求的测量电压是V>10V，因此要对输入电压进行衰减。此处采用了电阻分压的方式对电压进行衰减，同时设计参数，使模块能输入200mV~2000V范围内的电压。

交流电压测量电路的工作原理

交流电压测量电路中的整流装置与交流电流测量电路中的整流装置相似。因而在具有交流电流和交流电压测量功能的万用表中都是共用一套整流器件。交流电压测量中，扩大量程用的倍率器结构与直流电压测量用的倍率器相同(由倍率电阻组成的等比例变值电路被称为倍率器;由于电阻具有时间常数的特性，所以倍率器也具有时间常数的特性)，如图1所示。一般万用表都采用先降压后整流的方式。 图1 交流电压测量原理 a)串阻抽头半波整流式 b)串阻抽头全波整流式 c)独立分挡半波整流式 d)独立分挡全波整流式 测量交流电压时，其工作频率提高时，由于倍率器的时间常数不同和电路的分布电容会使仪表产生附加误差。在有些万用表中，高电压挡采用电容补偿法来扩大频率范围，若当频率增加时，需要仪表读数同时增加，可采用频率影响负补偿电路，如图2a所示;若频率增加时，需要仪表读数减小，可采用频率影响正补偿电路，如图2b所示。

图2 频率影响补偿电路 a)负补偿电路 b)正补偿电路 由于受整流二极管非线性的影响，二极管的非线性电阻与扩大量程用电阻间的差值越大，则表现在刻度上的影响越小;当低电压时，扩大量程电阻值减小，使二极管的非线性电阻影响电路明显，为了补偿这个原因，将交流刻度绘成高压和低压二种，以适应各自的需要。如果要用一条刻度完成零点几伏至数千伏的电压量指示，则必须采用两种电压灵敏度补偿方法。图3就是补偿的一个典型例子，在7.5V、15V 挡时，电压的灵敏度是133Ω/Ⅴ;在75～600Y各挡时，电压的灵敏度是20000/V，这样使一条刻度线完成了0.5～600V的电压测景范围。即低压时采用低灵敏补偿电路;高压时采用高灵敏补偿电路。

测量电压实验报告

测量电压实验报告 篇一：基于Labview的电压测量仿真实验报告 仿真实验一基于Labview的电压测量仿真实验 一、实验目的 1、了解电压测量原理； 2、通过该仿真实验熟悉虚拟仪器技术——LABVIEW的简单编程方法； 3、通过本次实验了解交流电压测量的各种基本概念。 二、实验仪器 微机一台、LABVIEW8.5软件三、实验原理 实验仿真程序如下（正弦波、三角波、锯齿波、方波（占空比30%、50%、60%）： 四、实验内容及步骤 （1）自己编写LABVIEW仿真信号源实验程序，要求可以产生方波（占空比 可调）、正弦波、三角波、锯齿波等多种波形，而且要求各种波形的参数可调、可控。 （2）编写程序对各种波形的有效值、全波平均值、峰

值等进行测量，在全波平均值测量时要注意程序编写过程。同时记录各种关键的实验程序和实验波形并说明。 实验所得波形如下：（正弦波、三角波、锯齿波、方波（占空比30%、50%、60%）： 正弦波： 三角波： 锯齿波： 方波（占空比30%）： 方波（占空比50%）： 方波（占空比60%）： （3）对各种波形的电压进行测量，并列表记录。如下表： 五、实验小结 由各波形不同参数列表可知，电压量值可以用峰值、有效值和平均值表征。被测电压是非正弦波的，必须根据电压表读数和电压表所采用的检波方法进行必要地波形换算，才能得到有关参数。 篇二：万用表测交流电压实验报告1

万用表测交流电压实验报告 篇三：STM32 ADC电压测试实验报告 STM32 ADC电压测试实验报告 一、实验目的 1.了解STM32的基本工作原理 2. 通过实践来加深对ARM芯片级程序开发的理解 3.利用STM32的ADC1通道0来采样外部电压值值，并在TFTLCD模块上显示出来 二、实验原理 STM32拥有1~3个ADC，这些ADC可以独立使用，也可以使用双重模式（提高采样率）。STM32的ADC是12位逐次逼近型的模拟数字转换器。它有18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源。各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。ADC的结果可以左对齐或右对齐方式存储在16位数据寄存器中 接下来，我们介绍一下执行规则通道的单次转换，需要用到的ADC寄存器。第一个要介绍的是ADC控制寄存器（ADC_CR1和ADC_CR2）。ADC_CR1的各位描述如下： ADC_CR1的SCAN位，该位用于设置扫描模式，由软件

交流电有效值计算方法

1.如何计算几种典型交变电流的有效值 答：交流电的有效值是根据电流的热效应规定的.让交变电流和直流电通过同样的电阻，如果它们在同一时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值. 解析：通常求交变电流的有效值的类型有如下几种： （1）正弦式交流电的有效值 此类交流电满足公式e =E m s in ω t ,i =I m s in ω t 它的电压有效值为E =2m E ，电流有效值I =2m I 对于其他类型的交流电要求其有效值，应紧紧把握有效值的概念.下面介绍几种典型交流电有效值的求法. （2）正弦半波交流电的有效值 若将右图所示的交流电加在电阻R 上，那么经一周期产生的热量应等于它为全波交流电 时的1/2，即U 半2T /R=21（R T U 2全），而U 全=2 m U ，因而得U 半=21U m ，同理得I 半=21I m . （3）正弦单向脉动电流有效值 因为电流热效应与电流方向无关，所以左下图所示正弦单向脉动电流与正弦交流电通入电阻时所产生的热效应完全相同，即U = 2m U ，I =2m I . （4）矩形脉动电流的有效值 如右上图所示电流实质是一种脉冲直流电，当它通入电阻后一个周期内产生的热量相当 于直流电产生热量的T t ，这里t 是一个周期内脉动时间.由I 矩2R T =（T t ）I m 2RT 或（R U 2 矩）T =T t （R u 2 m ）T ,得I 矩=T t I m ，U 矩=T t U m .当T t =1/2时，I 矩=21I m ，U 矩=21U m .

（5）非对称性交流电有效值 假设让一直流电压U 和如图所示的交流电压分别加在同一电阻上，交变电流在一个周期 内产生的热量为Q 1=222221T R U T R U ?+?，直流电在相等时间内产生的热量 Q 2=R U 2 T ，根据它们的热量相等有 R U T R U 2 212=?T 得 U =)(212221U U +，同理有I =)(2 12221I I +. 2.一电压U 0=10 V 的直流电通过电阻R 在时间t 内产生的热量与一交变电流通过R/2时在同一时间内产生的热量相同，则该交流电的有效值为多少 解：根据t 时间内直流电压U 0在电阻R 上产生的热量与同一时间内交流电压的有效值U 在电阻R /2上产生的热量相同，则 V 252 ,)2/(02 2 ===U U t R U t R U o 所以 3.在图示电路中，已知交流电源电压u=200s in 10πt V ，电阻R=10 Ω，则电流表和电压表读数分别为 A,200 V A,141 V A,200 V A,141 V 分析：在交流电路中电流表和电压表测量的是交流电的有效值，所以电压表示数为 u =2200 V=141 V ，电流值i =R U =10 2200? A= A. 答案：B

电压测量练习题

第五章电压测量 一、填空题 1、用一只级50V的电压表测量直流电压，产生的绝对误差≤__伏。 答案： 2、用峰值电压表测量某一电压，若读数为1V，则该电压的峰值为____伏。 答案： 3、采用某电压表（正弦有效值刻度）测量峰值相等（Vp=5V）的正弦波、方波、三角波，发现读数相同，则该表为____检波方式，读数____。 答案：峰值 4、.峰值电压表的基本组成形式为________式。 答案：检波—放大 5、均值电压表的工作频率范围主要受_______的限制，而灵敏度受放大器_______ 的限制。答案：宽带放大器带宽内部噪声 6、在150Ω的电阻上，测得其电压电平为+20dBv，其对应的功率电平应为________。 答案：+26dBm 7、某数字电压表的最大计数容量为19999，通常称该表为________位数字电压表；若其最小量程为，则其分辨力为________ 。 答案：(或四位半) , 10μV 8、DVM测量系统输入端采取的措施，是提高CMR的行之有效的方法。 答案：浮置 9. 四位半的DVM测量15V的稳压电源电压为，取四位有效数字时其值为。 答案： 二、判断题： 1、对双积分式DVM来说，串模干扰的最大危险在低频。（）√ 2、数字电压表的固有误差由两项组成，其中仅与被测电压大小有关的误差叫读数误差，与选用量程有关的误差叫满度误差。（）√ 3、峰值电压表按有效值刻度，它能测量任意波形电压的有效值。（）√ 4、积分式DVM对一定的积分时间T，干扰频率越高，SMR越大。（）× 5、有效值电压表适应于非正弦波的电压测量，其电压刻度与被测电压波形无关。（）×

6、双斜式DVM 中，其平均特性可以抑制共模干扰影响。（ ）√ 7、双积分式DVM 中变换结果与积分器积分元件RC 有关，但其积分器线性不好也不会引起测量误差。（ ）× 8、对于双积分式DVM ，对输入信号积分的时间只有等于工频（50Hz ）的周期时，才能抑制工频干扰。（ ）× 9. 一台四位半的DVM ，基本量程为2V ，则其具有超量程能力。( ) × 四位半的DVM 显示为19999，若基本量程为2V ，则不能再超过此值。 三、选择题： 1、交流电压的波峰因素Kp 定义为____。( C ) A:峰值/平均值 B:有效值/平均值 C:峰值/有效值 D:平均值/峰值 2、波形因素为______。( B ) A:平均值与有效值之比 B:有效值与平均值之比 C:峰值与平均值之比 D:峰值与有效值之比 3、设测量电压时的相对误差的γ，则其分贝误差γ[dB]= ____。( B ) A: 20γlg B: 20)1lg(γ+ C: 10γlg D: 10)1lg(γ+ 4、DVM 的固有误差表示为V ?＝±（m x V V %%βα+），其中第一项x V %α 称为 ( B )。 A:满度误差； B:读数误差； C:量化误差； D:零漂误差。 5、交流电压V(t)的有效值的表达式为_____。( D ) A: ?T dt t v T 0)(1 B: ?T dt t v T 02 )(1 C: ?T dt t v T 0)(1 D: ?T dt t v T 0 2 )(1 6、一台5位DVM ，其基本量程为10V ，则其刻度系数（即每个字代表的电压值）为_____mv/字。( B ) A: B:0.1 C:1 D:10 7、一台5位半DVM ，其基本量程为2V ，则其刻度系数（即每个字代表的电压值）为_____mV/字。( A ) A: B:0.1 C:1 D:10 8、DMM 的串模抑制比定义为20b a U U lg ，其中a U 和b U 分别表示（ ）。( A )

电压测量电路

仪表放大器有它自己参考端，这些参考端均于地线相连，可以驱动以地为参考的负载。此外仪表放大器的输入地和输出地都汇集在一点，该点又与电源地相连，这样可以减小电路中接地环路电阻，从而减少因接地电阻带来的影响。下面以AD620为例介绍其典型应用。 AD620是低成本仪表放大器，用户仅通过外接一个电阻，就可以在1~1000倍的增益范围内任意设置放大倍数。该器件具有宽的供电电源范围±2.3V~±18V ，较低的功耗（≤1.3mA ），输入失调电压小于50μV ，输入失调电压温漂小于0.6μV/℃，具有低的噪声输入。其管脚排列如图3.6.2所示。 G 图 3.6.2 1和8脚是外接电阻端子，以调节放大倍数；7和4脚是正、负电源端子；2和3脚是输入电压端；6脚是输出电压端；5脚是参考端，若该端接地，则6脚输出为对地之间的电压。 AD620仪表放大器的放大倍数表达式为：14.49+= G R k G 1压力测量电路 图3.6.4是一压力测量电路，压力传感器输出的信号通过AD620放大后送入AD 转换器， 转换成数字量进行测量。 3.6.1 有源滤波器 滤波器是一种能使一定频率的信号通过，而阻止和衰减其他频率的信号的电路。所谓有源滤波器就是采用有源器件（主要是集成运算放大器）和RC 网络构成，其优点是体积小、低频性能好、精度高、性能稳定，目前在信号处理电路中广泛应用。根据滤波器的频率特性可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器和全通滤波器，其幅频响应曲线如图3.6.6所示。

A A A A 低通滤波器 高通滤波器 带通滤波器 带阻滤波器 图 3.6.6 由于一个高阶滤波器可以分解成多个一阶和二阶滤波器，所以二阶有源滤波器电路是最基本的电路。二阶有源滤波器的电路结构形式非常多，有：无限增益多路反馈型滤波器、压控电压源型滤波器、双二次型滤波器和通用的集成滤波器等，下面以二阶压控电压源型滤波器为例介绍其设计方法。 1 二阶低通滤波器 二阶低通滤波器的典型传递函数表达式为： 2 2 20)()(n n n S Q S A S A ωωω+?+= 其中，ωn 为特征角频率，Q 为等效品质因数。 图3.6.7所示电路的传递函数为： 图 3.6.7 []1 )1()()()(0112122221210 +-+++= = S A C R C R C R S C C R R A S U S U S A i o a b R R A +=10 , )(121212 C C R R n =ω ) 1()(0112122 121A C R R R C C C R R Q -++=

50Hz正弦交流电有效值的测量

《单片机应用实践》课程设计任务书 学生姓名:杨博专业班级: 电信1303 班 指导教师: 孟哲工作单位: 信息工程学院 题目: 50Hz正弦波有效值测量仪表的设计与实现 初始条件: （1）提供实验室机房及其proteus7.0以上版本软件； （2）《单片机原理与应用》学习。 要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要 求): （1）选择一本《单片机原理与应用》，认真学习该教程的全部内容，包括汇编语言的理解与应用，51单片机的基本功能与应用； （2）要求用51单片机设计一个测量仪表，能够测量量程200mv~20v的50Hz 正弦波交流电的有效值 （3）要求做出仿真，并依照仿真设计实物并对实验结果进行分析和总结； （4）要求阅读相关参考文献不少于5篇； （5）根据课程设计有关规范，按时、独立完成课程设计说明书。 时间安排: (1) 分析课题，完成设计构想两天； (2) 完成仿真一天； (3) 购买元件并完成实物两天； (4) 完成报告书一天； 指导教师签名: 年月日 系主任(或责任教师)签名: 年月日

摘要 在实际生产与生活之中，有效值扮演了一个极其重要的角色。由于有效值能够直接反映出交流信号能量的大小，因此在对于其他物理量例如功率、噪声、失真度、能量转换等的研究上发挥着极其重要的作用。 本次课设完成一个50Hz正弦波有效值测量仪表的设计与实现。根据要求，本次课设以STC89C52单片机为控制核心，通过电阻分压网络、基于AD736的有效值检测模块、基于LM324的信号放大模块以及基于TLC549的A/D转换模块完成正弦波有效值测量工作，结果通过LCD显示。 关键词：正弦波；有效值；单片机控制；AD736；TLC549.

电压测量练习题

电压测量 一、填空题 1、用一只0.5 级50V的电压表测量直流电压，产生的绝对误差≤__伏。 答案：0.25 2、用峰值电压表测量某一电压，若读数为1V，则该电压的峰值为____伏。 答案： 1.41 3、采用某电压表（正弦有效值刻度）测量峰值相等（Vp=5V）的正弦波、方波、三角波，发现读数相同，则该表为____检波方式，读数____。 答案：峰值 3.53V 4、.峰值电压表的基本组成形式为________式。 答案：检波—放大 7、某数字电压表的最大计数容量为19999，通常称该表为________位数字电压表；若其最小量程为0.2V，则其分辨力为________ 。 答案：(或四位半) , 10μV 9. 四位半的DVM测量15V的稳压电源电压为15.125V，取四位有效数字时其值为。答案： 15.12V 二、判断题： 2、数字电压表的固有误差由两项组成，其中仅与被测电压大小有关的误差叫读数误差，与选用量程有关的误差叫满度误差。（）√ 5、有效值电压表适应于非正弦波的电压测量，其电压刻度与被测电压波形无关。（）× 6、双斜式DVM中，其平均特性可以抑制共模干扰影响。（）√ 7、双积分式DVM中变换结果与积分器积分元件RC有关，但其积分器线性不好也不会引起测量误差。（）× 8、对于双积分式DVM，对输入信号积分的时间只有等于工频（50Hz）的周期时，才能抑制工频干扰。（）× 9. 一台四位半的DVM，基本量程为2V，则其具有超量程能力。( ) × 四位半的DVM显示为19999，若基本量程为2V，则不能再超过此值。 三、选择题： 1、交流电压的波峰因素Kp定义为____。( C )

电压测量法的基本原理

电压测量法的基本原理 电路正常工作时，电路中各点的工作电压都有一个相对稳定的正常值或动态变化的范围。如果电路中出现开路故障、短路故障或元器件性能参数发生改变时，该电路中的工作电压也会跟着发生改变。所以电压测量法就能通过检测电路中某些关键点的工作电压有或者没有、偏大或偏小、动态变化是否正常，然后根据不同的故障现象，结合电路的工作原理进行分析找出故障的原因。 1 ．电源电压的检测。电源是电路正常工作的必要条件，所以当电路出现故障时，应首先检测电源部分。如果电源电压不正常，应重点检查电源电路和负载电路是否存在开路或短路故障。在通常情况下，如果电源部分有开路故障，电源就没有电压输出；如果负载出现开路故障，电源电压就会升高；如果负载出现短路故障，电源电压会降低，甚至引发火灾；对开关电源，还应着重检查保护电路是否正常。 2 ．三极管工作电压的检测。通过检测三极管各极的电位．根据三极管在电路中的工作状态进行分析就能找出故障原因。所以在分析和检测前首先必须掌握各种电路的工作原理．了解被测三极管的工作状态。 3 ．集成电路工作电压的检测。通过检测集成电路各引脚的电压，然后把检测结果与正常值进行对比就能初步判断集成电路本身、该集成电路的相关电路或外围元件是否存在故障。应着重检测电源、时钟、信号的输入输出等引脚的电压。 4 ．电路中某些动态电压的检测。在收音机、电视机、录像机影碟机等设备中，其各引脚的电压都会根据不同情况发生动态变化。通过检测这些电压的动态变化，就能快速找出故障原因。 使用电压测量法的注意事项 1 ．使用电压测量法检测电路时。必须先了解被测电路的情况、被测电 J 土的种类、被测电压的高低范围，然后根据实际情况合理选择测量设备 ( 例如万用表 ) 的挡位。以防止烧毁测试仪表。 2 ．测量前必须分清被测电压是交流还是直流电压，确保万用表红表笔接电位高的测试点，黑表笔接电位低的测试点，防止因指针反向偏转而损坏电表。 3 ．使用电压测量法时要注意防止触电，确保人身安全。测量时人体不要接触表笔的金属部分。具体操作时，一般先把黑表笔固定。然后用单手拿着红表笔进行测量。

RLC正弦交流电路参数测量实验报告(001)

RLC正弦交流电路参数测量实验报告

【RLC正弦交流电路参数测量】实验报告 【实验目的】 1.熟悉正弦交流电的三要素，熟悉交流电路中的矢量关系； 2.学习用示波器观察李萨尔图形的方法； 3.掌握R,L,C元件不同组合时的交流电路参数的基本测量方法。 【实验摘要（关键信息）】 1.在面包板上搭接R、L、C的并联电路； 2、将R、L并联，测量电压和电流的波形和相位差，计算电路的功率因素。 3、将R、C并联，测量电压和电流的波形和相位差，计算电路的功率因素。 4、将R、L、C并联，测量电压和电流的波形和相位差，由相位差分析负载性质。计算功率因素。 【实验原理】 1.正弦交流电的三要素 初相角：决定正弦量起始位置； 角频率：决定正弦量变化快慢 幅值:决定正弦量的大小。 2.电路参数 在正弦交流电路的负载中，可以是一个独立的电阻器、电感器或电容器，也可以由他们相互组合（以串联为例）。电路里元件的阻抗特性为 当采用交流电压表、电流表和有功功率表对电路 测量时（三表法），可用下列计算公式来表述Z与 P、U、I相互之间的关系： 负载阻抗的模︱Z︱；负载回路的等效电阻 ； 负载回路的等效电抗； 功率因数cosφ;电压与电流的相位差φ 当φ>0时，电压超前电流；当φ<0时，电压滞后电流。 3.矢量关系：基尔霍夫定律在电路电路里依然成立，有和，可列出回路方程与节点方程。 【电路图】

电路图1 电路图2

电路图3 【实验环境（仪器用品等）】 面包板，示波器，1KΩ电阻，47Ω电阻,导线,函数发生器，10mH电感，0.1μF 电容 【实验操作】 1.分别按照电路图1、2、3在面包板上连接电路； 2.调节函数发生器，使其通道1输出频率为1KHz,峰峰值为5V的正弦波； 3.示波器校准，通道1接入函数发生器输出的信号，通道2接入通过47Ω小 电阻的信号，两通道地线要接在一起； 4.调节示波器，使其为李萨尔图形，观察两波形相位差，记录数据并分析。【实验数据与分析】 1.R、L并联

!~实验四 交流电压表的测量及分析

实验四 交流电压表的测量及分析 一、实验目的和要求 1． 了解交流电压测量的基本原理。 2． 熟悉实验所用模拟电压表和数字电压表的性能参数，掌握电压表的基本测量方法。 3． 分析几种典型电压波形对不同检波特性电压表的响应，以及它们之间的换算关系。能对不同检波特性电压表的读 数进行解释和修正，并对测量结果做误差分析。 二、实验仪器设备 1．数字双踪示波器 TDS －1002B 2．DDS 函数信号发生器 DG1022 3．交流模拟毫伏表（平均值检波） WY2174A 4．交流数字毫伏表（有效值检波）TD1914C 5．超高频毫伏表（峰值检波）WY2282 6．数字万用表 VC88E 三、实验原理 一个交流电压的大小，可以用峰值，平均值 ，有效值U ，以及波形因数K F ，波峰因数K P 等表征， 全波平均值为 有效值为 波形因数为 波峰因数为 用来测量电压的指针式电压表中的检波器有多种形式，一般来说，具有不同检波特性的电压表都是以正弦电压的有效值来定度的，但是，除有效值电压表外，电压表的示值本身并不直接代表任意波形被测电压的有效值。可知，用具有有效值响应的电压表和平均值响应的电压表分别对各种波形的电压测量时，就算读数相同，要正确求出被测电压的均值、有效值U 和峰值，很多情况下还需进一步的换算。 四、实验内容及数据分析 1. 将WY2174A 交流毫伏表置于1V 档位，并将输入线短接，然后接通电源，让仪器预热，让指针稳定。 2．从DG1022函数信号发生器的CH1输出一个频率为100kHz ，幅值为2Vpp 的正弦波信号，接到WY2174A 交流毫伏表的输 入端。 3．调节函数信号发生器的幅值输出，使WY2174A 交流毫伏表的指针指示到0.7V 。 4．用数字示波器读出正弦波信号的峰值（最大值）和有效值（均方根值），填入表4－2。 U ? U ?=T dt t u T U 0 )(1?= T dt t u T U 0 2 )(1U U K F = U U K P ?= U U ?

电压交流有效值测量电路设计仿真与实现 武汉理工

《模拟电子技术基础》课程设计目录 摘要....................................... .. (1) 1.电路方案论证与选择 1.1系统基本方案 (2) 1.2各模块方案论证与选择 1.2.1直流稳压可调电源模块 (2) 1.2.2电压衰减模块 (2) 1.2.3 AC-DC转换模块 (4) 1.2.4数字显示模块 (6) 2.电路仿真 (7) 3.焊接与调试 3.1材料清单 (12) 3.2过程描述 (13) 4.参数测量及验证 (14) 5.心得体会 (15) 6.参考文献 (15) 7.实物图 (16)

课程设计任务书 学生姓名：专业班级：电信12级 指导教师：刘守军工作单位：信息工程学院 题目: 电压交流有效值测量电路设计仿真与实现 初始条件： 可选元件：集成运算放大器、电阻、电位器、电容若干，直流电源，或自备元器件。 可用仪器：示波器，万用表，直流稳压源，函数发生器 要求完成的主要任务: （1）设计任务 根据要求，完成电压交流有效值测量电路的仿真设计、装配与调试，鼓励自制正弦信号发生器和稳压电源。 （2）设计要求 ①输入电压峰值10＜v ，允许误差为±2％，采用LED分段显示，分段区间自定，可加入音响指示； ②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。 ③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现 系统功能。 ④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。 ⑤选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。 时间安排： 1、前半周，完成仿真设计调试；并制作实物。 2、后半周，硬件调试，撰写、提交课程设计报告，进行验收和答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日