真有效值数字电压表-总结

电子设计应用2003年第5期摘要：本文首先介绍了真有效值数字电压表的基本原理,然后阐述LTC1966 TRMS／DC转换器工作原理,最后给出由LTC1966构成的多量程真有效值数字电压表电路。

关键词：真有效值;TRMS／DC转换器;D-S调制器;数字电压表真有效值数字电压表的基本原理利用真有效值(TRMS)数字仪表,可以准确、实时地测量各种波形的有效值电压,满足现代电子测量之需要。

交流电压有效值是按下式定义的：(1)其近似公式为：(2)分析式(2)可知,借助于电路对输入电压u进行“平方→ 取平均值→开平方”运算,就能获得交流电压的有效值。

因这是由有效值定义式求出的,故称之为真有效值。

目前生产的真有效值/直流转换器(如美国ADI公司的AD636、AD736,美国LT公司的LTC1966等),都是采用这种原理而设计的。

真有效值电压表和平均值电压表测量典型波形的误差比较见表1。

表中波峰因数(KP)定义为峰值电压(UP)与有效值电压(URMS)之比。

图1 LTC1966管脚排列及内部框图LTC1966工作原理LTC1966是美国凌特公司(LT)于2002年最新推出的真有效值RMS/DC转换器,与其他RMS/DC产品相比较,它在完成乘法／除法运算时,未采用通常的对数-反对数的计算方法,而是采用了全新的D-S计算技术。

LTC1966具有简单电路接法(只有一个外接平均CAVE)、灵活的输入／输出结构(差分或单端)、灵活的供电方式(2.7V~5.5V单电源,最大范围为±5.5V双电源)、高准确度(50Hz~1kHz的误差只有0.25%)、良好的线性(小于0.02%)、很宽的动态电流范围、易于校准等特性。

LTC1966采用MSOP-8封装,管脚排列及内部框图如图1所示,各引脚功能如下：GND—地;UIN1、UIN2—差分输入端1和2;USS—负电源端,对地接-5.5V电源或直接接地;UOUT—电压输出端。

ZY250V真有效值数字电压表深圳市凌雁电子有限公司一．概述：普通数字直流电压表自然只能测量直流电压，欲需测量交流电压必须增加AC/DC 转换电路，一般的交流电压表为降低成本和简化电路，均使用简易的平均值响应交流/直流转换器。

常用的平均值响应AC/DC转换器是运算放大器和二极管组成的半波（或全波）线性整流电路，这种电路具有线性度好、准确度高、电路简单、成本低廉等优点。

但是这种电路是按照正弦波平均值与有效值的关系(V RMS=1.111V p)来定义的，因此这类电表只能测量正弦波电压。

平均值AC/DC转换的电压表智能测量无失真的正弦波电压，对于正弦波失真的交流电压，这类电表测量就会引起误差，更不能测量方波、矩形波、三角波、锯齿波、梯形波、阶梯波等非正弦波，利用真有效值数字仪表可准确测量各种波形的有效值，满足现代电子测量之需要。

二．真有效值数字仪表的基本原理：所谓真有效值即为“真正有效值”之意，英文缩写为“TRMS”，有的文献也称为真均方根值，我们先回忆一下交流电压的有效值的表达式，它的定义如下：我们对式（1）进行变换，两边平方，并令，就得到真有效值电压的另一种表达式从（3）式即得，对输入电压依次进行“取绝对值→平方/除法→取平均值”运算，也能得到交流电压的有效值，而且这公式更有使用价值。

举例说明：假如要测量一电压变化范围是0.1V-10V，平方后u2=10mV—100V，这就要求平方器具有相当大的动态范围（10000：1），这样的平方电路误差就可能超过1mV，要平方器能输出100V的电压，技术上是难以实现的。

如果使用式（3）的既便于设计电路，也能保证了准确度。

因此，目前大多数的集成单片真有效值/直流转换器均采用式（3）的原理而设计。

真有效值仪表的的核心器件是TRMS/DC转换器。

现在市场上这类单片的集成芯片很多，真有效值仪表普遍使用了这类集成电路。

单片集成电路具有集成度高、功能完善，外围元件少，电路连接简单、电性能指标容易保证等诸多优点，这类芯片能准确、实时测量各种电压波形的有效值，无须考虑波形参数和失真，这些性能是平均值仪表无法比拟的。

2014湖南大学电子设计竞赛第一次校内赛赛题真有效值数字电压表一、设计任务设计并制作一台数字真有效值电压表。

二、要求1、基本要求（1）真有效值电压测量：可测量频率范围在0Hz～10kHz频率范围的单频信号或合成信号的电压有效值，测量相对误差≤0.5%＋最低位2个字。

（2）测量量程：分200mV、2V、20V三档，可用手动切换量程。

（3）测量结果显示：采用LED或LCD显示十进制数字，三位半数显（0000－1999）（4）输入电阻≥100kΩ。

（5）具有输入过压保护功能。

（6）单电源供电，供电电源电压9V。

2、提高部分（1）扩展频率测量范围为0Hz～100kHz。

（2）增加平均值测量功能。

（3）测量误差降低为0.1%＋最低位2个字。

（4）自动量程切换功能。

（5）其他。

设计分析一、对题目的理解1. 真有效值的概念、实现方法及分析(1) 对有效值的理解真有效值不是针对正弦信号定义的，所有电信号都有其有效值。

从物理学的角度而言，就是电流通过物体做的功（发热）等效。

所以在此处不能用检测峰值或平均值通过转换计算得到，而是要通过采样，按有效值的定义，通过离散化计算得到。

检峰或平值值换算得到是针对特定的周期性波形，如正弦波。

而本题要求并没有定义是正弦波。

(2) 有效值的计算有效值计算式：积分部分可通过离散化计算。

设等时间间隔δ采样，在0至T采样时间采样N点，则连续积分可以用离散化公式进行计算：从中可得到：(3) 采样时间计算对误差的影响以单位幅值正弦波为例，分析积分时间及开始程分时刻对计算的影响。

设积分时间为T，初始相位为φ，则对应的有效值的平方为讨论：(a) 当采样时长T为周期T0的整数倍时，有：从中看出，采样后的计算结果与初如采样位置没有相关性。

(b) 当采样时长T不为周期T0的整数倍时，设T=nT0+ΔT0有：与周期整数倍采样相比，产生的偏差为：将T=nT0+ΔT0 和ω＝2π/ T0代入，有：两次等时间采样，不考虑采样时间为周期的整数倍时，可能产生的最大读数偏差为：从中可以评估不做周期测量时，要达到误差要求最少的采样周期数。

数字电压表的概述数字电压表是一种用来测量电路中的电压的仪器。

它可以用来测量直流电压和交流电压，广泛应用于电子工程、电力工程、通信工程等领域。

数字电压表具有精确度高、测量范围广、操作简单等优点，成为现代电子测量仪器中不可或缺的一部分。

数字电压表的基本原理是将被测电压转换为与之成正比的电流或电荷，再通过电路进行放大和处理，最后将结果显示在数字显示屏上。

数字电压表的核心部件是模拟到数字转换器(ADC)，它负责将模拟电压转换为数字信号，并传递给数字处理单元进行处理和显示。

数字电压表通常还配备了保护电路，以防止电压过高或过低对仪器造成损坏。

数字电压表具有很高的精确度，通常可以达到0.1%甚至更高的精度。

这意味着在测量电压时，数字电压表的误差非常小，可以提供可靠的测量结果。

数字电压表的测量范围也很广，可以覆盖几毫伏到几千伏的电压范围，满足不同应用场景的需求。

数字电压表操作简单，通常只需要将测量引线连接到被测电路的正负极，然后选择合适的量程和测量模式，即可进行测量。

数字电压表的显示屏通常会显示电压数值和量程单位，方便用户直观地读取测量结果。

一些高级的数字电压表还具有自动量程切换、数据记录、峰值保持等功能，进一步提高了测量的便利性和灵活性。

数字电压表的应用非常广泛。

在电子工程中，数字电压表被用来测量电路中各个节点的电压，以验证电路设计的正确性。

在电力工程中，数字电压表可以用来测量电力系统中的电压变化，以监测电网的稳定性。

在通信工程中，数字电压表可以用来测量通信设备中的电压信号，以确保通信质量的稳定性。

总的来说，数字电压表是一种精确、方便、实用的电子测量仪器。

它的出现极大地简化了电压测量的过程，提高了测量的准确性和效率。

数字电压表在各个领域都有着广泛的应用，为工程师和技术人员提供了强大的测量工具。

随着科技的不断发展，数字电压表也在不断创新和改进，将会有更多的功能和特性加入进来，进一步满足不同领域的测量需求。

交流检测真有效值芯片原理介绍及实用电路1、真有效值数字电压表的基本原理利用真有效值(TRMS)数字仪表,可以准确、实时地测量各种波形的有效值电压,满足现代电子测量之需要。

,借助于电路对输入电压u进行“平方→ 取平均值→开平方”运算,就能获得交流电压的有效值。

因这是由有效值定义而求出的,故称之为真有效值。

目前生产的真有效值/直流转换器(如美国ADI公司的AD636、AD736,美国LT公司的LTC1966等),都是采用这种原理而设计的。

真有效值电压表比平均值电压表测量典型波形的误差更小。

下面来介绍工程上常用的LTC1966的原理及使用。

2、LTC1966工作原理LTC1966是美国凌特公司(LT)于2002年最新推出的真有效值RMS/DC转换器,与其他RMS/DC产品相比较,它在完成乘法／除法运算时,未采用通常的对数-反对数的计算方法,而是采用了全新的D-S计算技术。

LTC1966具有简单电路接法(只有一个外接平均CAVE)、灵活的输入／输出结构(差分或单端)、灵活的供电方式(2.7V~5.5V单电源,最大范围为±5.5V双电源)、高准确度(50Hz~1kHz的误差只有0.25%)、良好的线性(小于0.02%)、很宽的动态电流范围、易于校准等特性。

图1 LTC1966管脚排列及内部框图LTC1966采用MSOP-8封装,管脚排列及内部框图如图1所示,各引脚功能如下：GND—地;UIN1、UIN2—差分输入端1和2;USS—负电源端,对地接-5.5V电源或直接接地;UOUT—电压输出端。

RMS平均值是通过此引脚与COM引脚之间的平均值电容CAVE来实现转换。

COM—输出电压返回端。

输出电压的产生和该引脚的电压有关。

一般COM端接地,在AC+DC输入情况下,UOUT与COM引脚之间不平衡,该引脚应对地接一小电阻;UDD—正电源端。

电压范围为2.7V~5.5V;EN—使能控制端,低电平有效。

LTC1966内部主要包括4部分电路：D-S调制器、极性转换开关、低通滤波器(LPF)和关断控制电路。

电压以及电压表的知识总结
电压以及电压表的知识总结如下：
一、电压的概念
电压是电势差的简称，是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。

电压的大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所做的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。

二、电压的单位
电压的国际单位制为伏特（V，简称伏），常用的单位还有毫伏（mV）、微伏（μV）、千伏（kV）等。

三、电压的分类
电压可分为高电压，低电压和安全电压。

以电气设备的对地的电压值为依据的，对地电压高于或等于1000V的为高压；对地电压小于1000V的为低压。

安全电压指人体较长时间接触而不致发生触电危险的电压。

按照国家标准《GB3805-83》安全电压规定了为防止触电事故而采用的由特定电源供电的电压系列，这个电压的上限值，即两导体间或任一导体与地之间的电压，在任何情况下，都不得超过交流（50~500Hz）有效值50V。

四、电压表的使用规则
1．校零：测量前一定要校零。

2．并联：电压表必须和被测的用电器并联。

3．“+”“-”接线柱的接法要正确（必须使电流从“+”接线
柱流进电压表、从“-”接线柱流出）。

4．量程：被测电压不要超过电压表的最大量程，在不超量程的情况下，尽量选择小量程，这样可以使读数更精确。

5．读数：读数时，要看清接线柱上标的量程，对应分度值读数。

请注意，由于电压的种类和特性多样，电压表的使用也需要根据具体情况进行选择和调整。

在实际应用中，需要遵循相关的安全规定和操作规程，以确保人员和设备的安全。

交流检测真有效值芯片原理介绍及实用电路1、真有效值数字电压表的基本原理利用真有效值(TRMS)数字仪表,可以准确、实时地测量各种波形的有效值电压，满足现代电子测量之需要。

，借助于电路对输入电压u进行“平方→ 取平均值→开平方”运算，就能获得交流电压的有效值。

因这是由有效值定义而求出的,故称之为真有效值。

目前生产的真有效值/直流转换器(如美国ADI公司的AD636、AD736,美国LT公司的LTC1966等)，都是采用这种原理而设计的。

真有效值电压表比平均值电压表测量典型波形的误差更小。

下面来介绍工程上常用的LTC1966的原理及使用。

2、LTC1966工作原理LTC1966是美国凌特公司（LT)于2002年最新推出的真有效值RMS/DC转换器，与其他RMS/DC产品相比较，它在完成乘法／除法运算时,未采用通常的对数-反对数的计算方法，而是采用了全新的D-S计算技术.LTC1966具有简单电路接法（只有一个外接平均CAVE）、灵活的输入／输出结构（差分或单端）、灵活的供电方式(2。

7V～5.5V单电源,最大范围为±5。

5V双电源）、高准确度（50Hz~1kHz的误差只有0.25％)、良好的线性(小于0。

02%）、很宽的动态电流范围、易于校准等特性。

图1 LTC1966管脚排列及内部框图LTC1966采用MSOP-8封装,管脚排列及内部框图如图1所示，各引脚功能如下：GND—地;UIN1、UIN2—差分输入端1和2;USS-负电源端,对地接—5.5V电源或直接接地；UOUT—电压输出端。

RMS平均值是通过此引脚与COM引脚之间的平均值电容CAVE来实现转换.COM—输出电压返回端。

输出电压的产生和该引脚的电压有关。

一般COM端接地，在AC+DC输入情况下,UOUT与COM引脚之间不平衡，该引脚应对地接一小电阻；UDD—正电源端。

电压范围为2。

7V～5.5V；EN-使能控制端，低电平有效。

LTC1966内部主要包括4部分电路：D-S调制器、极性转换开关、低通滤波器(LPF）和关断控制电路。

数字万用表使用基本规范真有效值相关讲的很清楚万用表。

它们被誉为新千年测量上的一把卷尺。

随着技术的发展我们的世界正迅速改变着。

电气及电子电路正渗入到我们的日常生活中，并且正变得更复杂、体积更小。

随着移动电话、互联网信息产业的蓬勃发展，维护，修理及安装这些复杂设备都需要诊断工具来提供准确的信息。

数字万用表就是一个用于电气诊断的工具。

但是什么才是真正的数字万用表？你能用它做什么呢？你又有什么特殊测量要求呢？怎样用最简单的方法让你的万用表发挥出其最大功效呢？准确度准确度是在特定使用环境下的最大允许误差。

换句话说，准确度就是用来表明数字万用表的测量值与被测信号实际值的接近程度。

对数字万用表来说，准确度通常使用读数的百分数表示。

例如，1% 的读数的准确度的含义是：万用表显示读数为100 伏时，实际电压值可能是 99 伏到 101 伏之间。

说明书在有时也会把特定数值加到基本准确度上。

其含义是，显示屏最右端的位有多少数可以变化。

所以在前面的例子中，准确度就可能会表示成± (1 % + 2)。

因此如果读数为 100.0 伏，实际电压值应该在 98.8 到 101.2 伏之间。

欧姆定律使用欧姆定律，可以计算任何电路的电压，电流和电阻。

公式是：电压 =电流× 电阻。

因此，只要知道公式中的任何两个值，就可以计算出第三个值。

数字万用表就是利用欧姆定律直接测量并显示电阻、电流或电压。

电压测量数字万用表的基本用途之一就是测量电压。

典型直流电压源就是电池，如汽车用的电池。

交流电压通常是由发电机产生的。

最常见的交流电压源就是家中使用的壁装电源插座。

某些设备可将交流转换为直流。

例如，电视机、立体音响、录像机及电脑等电子设备，接入壁装电源插座后，通过整流器将交流电转换为直流电。

直流电为这些设备的电子电路提供能量。

测试供电电压通常是检修电路的第一步。

如果没有电压，或电压过高或过低，则在进一步检查前，首先要解决电压问题。

技术资料FLUKE 170 系列真有效值万用表非常容易使用、坚固耐用且十分可靠如果您的工作离不开您的量表，那么 Fluke 175、 177 和 179 一定是您开展日常工作的完美之选通过真有效值测量提高精度在测量复杂的交流信号时获得精确的电压和电流读数 容易理解不断变化的信号通过模拟柱状图可以很容易地查看波动信号的变化 趋势只需轻动指尖即可测量温度（仅限 179）内置温度计，无需另外携带仪表便可获取温度读数Fluke 170 系列数字万用表是用于电气和电子系统的行业标准故障排除工具Fluke 170 系列数字万用表是为全球专业技术人员提供的理想解决方案。

它们具有对电气和电子系统进行故障排除和维修所需的众多功能，而且它们具有福禄克产品的坚固性、可靠性和精确度。

所有的 170 系列数字万用表都具有真有效值响应能力。

在如今充满谐波和变速驱动器的电气环境中，这些数字万用表能够为复杂的、非正弦曲线信号提供精确的交流电压和电流读数。

福禄克开创性地在数字万用表中引入了模拟柱状图，今天它依然是行业的标准。

对于随时间变化的信号，柱状图比不断变化的数字更容易理解。

Fluke 170 系列数字万用表在满足限制条件的前提下全部享有终身保修。

如果您的工作离不开您的测量工具，那么请确保在您的腰带上挂上一部 Fluke 170 系列数字万用表。

HOLD/AutoHOLDBacklightFunction dialSecondary function °C/°F selection (179 only)Manual/autorange Analog bar graph6000 count digital display 400 mA, 10 A current,with fused inputMIN/MAX/AVG1 所有交流电压和交流电流的量程指定为从量程的 5 % 至量程的 100 %。

2 波峰系数 ≤3（满量程，不超过 500 V ），线性降低至波峰系数 ≤1.5（1000 V ）。

数字电压表实验总结
本文旨在介绍一项实验，即使用数字电压表测量各种电路的电压。

此实验的目的旨在使参与者了解数字电压表的操作流程，以及如何对数字电压表进行有效的测量。

实验所用的仪器包括：数字电压表，电源，电阻，电容，示波器，示波器线缆和调制器等。

为了方便测量，实验组先行将这些仪器按照一定的规律连接起来。

实验中，实验组首先拆开数字电压表，仔细研究其内部外部组件，对每一部分进行了详细的解释。

实验组针对数字电压表进行了多次实际测量，试图发现各种规律，比如在测量不同电表的电压时，可以用更少的电量来实现，这样可以节约一定的实验时间。

另一方面，实验还测量了不同电阻和电容等元件，并且用示波器线缆将这些结果传送到调制器中，实现了图像的实时显示，从而更加形象地观察到测量的电压变化情况。

通过本实验，实验组的参与者能够更加熟练地操作数字电压表，掌握数字电压表的原理，以及熟悉电压测量的过程。

实验结束时，实验组的参与成员也对数字电压表有了更加深入的理解，并且能够准确判断在实际工作中可能出现的问题，并采取相应的措施进行维护和维修。

总之，本次实验对用数字电压表进行测量工作有着十分重要的意义。

不但能够使实验组成员学会正确操作数字电压表；而且了解实验中可能出现问题的解决办法，以及如何利用示波器线缆和调制
器作图显示实验结果。

因此，本次实验取得了一定的成果，为今后进行类似实验提供了一定的参考价值。