电参数
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概 述
在电工电子技术中,基本电参数指的是电路元器件、电信号以及电路的基本电学物理量,是用来考察和描述电路及电信号的基本参数,包括电阻、电容、电感、电压、电流以及频率。
它是电路物理模型和数学模型的基础,基本电参数之间的电路关系就形成了电路的数学模型,而基本电参数所描述的电路元器件连接起来,就形成了电路的基本物理模型。
电路参数的测量是实验的主要任务。
为了检测电路的性能,必须进行电路参数测量,根据测量结果,调整电路结构使电路达到最佳工作状态。
一、电参量
电压和电流是最基本的电路参量。
电流流过电子元件,电压存在于元件的
两端。
直流电(DC )是最简单的信号形式,通
常只需要测量一个幅度参数,其基本特
征是幅度值与时间无关;交流电(AC )与直
流电不同,它随时间按某个频率交替改
变方向,交流电的最简单形式是正弦波,
如图所示。
交流电压参数 描述正弦波有三个独立的基本参数,即:周期T 、初相位θ、幅度或最大值V O-P 。
除此之外,相关参数有幅度的峰峰值:V P-P = 2V 0-P ,幅度有效值:
,频率: ,角频率: ,非理想的正弦波还有失真度等参数。
对于其它形式的信号需要有较多的
参数进行描述。
以一个矩形脉冲信号为
例,基本参数有周期T 、脉宽W 、幅度
V m ,一个实际的矩形脉冲还有上升沿t r ,
下降沿t d ,上冲Δ等,为了描述正负脉
冲的宽度,定义了占空比W/T 。
一个实际电子线路中的信号通常是
脉冲信号参数
直流信号与交流信号合成的结果。
电参数测量的意义和要求
一、电压、电流测量的意义
电压(V)和电流(I)是电学中的基本参量。
即使对于非电量,经过传感器的变换,最后还是转换为电压、电流的测量问题。
因此,电压、电流的测量是电子测量中的基本问题,其应用十分广泛。
二、电压、电流测量的要求
对电压、电流测量时,测量装置必须正确反映被测量的大小和极性,并附有相应的单位。
如果不能正确反映被测量,其测量结果也是徒劳的,没有实用价值。
为此,测量装置必须做到在被测量值的范围内都可以进行准确测量,而且不能因为测量仪器的接入而影响被测对象的状态。
具体要求如下:
①测量范围要足够大,不应该有超量程现象;
②电压测量仪器的输入阻抗必须很高,避免对被测系统的负载效应;
③要有足够宽的频率响应范围,以便能测量从低频端到高频端整个范围内的信号;
④测量误差必须在允许范围之内;
⑤可以准确测量多种信号波形,包括方波、三角波等非正弦信号。
测量电路连接
测量电压还是测量电流,仪器的连接不同。
(1)测量两点的电压时,测量仪器应并接在电压上,同时应指定两个测量接入点中一点可能是系统的参考点。
(2)测量电流时,仪器应插在被测电流支路中。
在测电流的点将电路断开,将仪表插入。
电参数测量的误差
为了保持对电压和电流的测量精度,测量仪表不应对被测电路产生影响,这一点是很重要的。
影响测量精度的参量包括:
(1)测量误差
由于测量仪表本身并非理想参数,因而测量时多少会改变被测电路的电压或电流,这一误差可通过调整负载影响而减至最小。
此外,仪表的固有误差(精度和分辨率)也会降低测量质量。
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(2)仪表输入阻抗
不同仪表的输入阻抗特性相差很大,通常可分为:高阻抗和系统阻抗。
设计高阻抗输入,可将负载影响减至最小,使被测电路至测量仪表的电压转移最大。
仪表输入阻抗的典型值在10kΩ和1MΩ间。
许多电子系统有特定的系统输入阻抗(如50Ω)。
如果系统全部输入、输出、电缆和负载具有相同的电阻阻抗,这时功率传送最大。
(3)带宽
测量交流信号的仪表还有频率测量范围,超过这个范围测量精度就会下降,这一频率范围就是仪表的带宽。