1、電壓與電流的測量,3.1 直流電壓與電流的測量 3.2 交流電壓與電流的測量 3.3 高頻電壓與電流的測量 3.4 電平的測量 3.5 噪聲電壓的測量,3.1 直流電壓與電流的測量,3.1.1直流電壓的測量 3.1.2直流電流的測量,3.1.1直流電壓的測量,直流電壓的測量大體上有直接測量和間接測量兩種方法。 1.數(shù)字萬用表測量直流電壓 2.模擬式萬用表測量直流電壓 3.零示法測量直流電壓 4.用電子電壓表測量直流電壓 5.示波器測量直流電壓 6.含交流成分的直流電壓的測量,直接測量,就是將電壓表直接并聯(lián)在被測電路的兩端,如圖3.1(a)所示,用模擬式電壓表測量時(shí)應(yīng)注意電壓表的極性，它影響到測

2、量值與參考極性之間的關(guān)系，也影響模擬式電壓表指針的偏轉(zhuǎn)方向。如果電壓表的內(nèi)阻為無窮大,則電壓表的示數(shù)即是被測電路兩點(diǎn)間的電壓值。,間接測量,如圖3.1(b)所示,若要測量R3兩端的電壓差,可以分別測出R3對地的電位U1、和U2,然后利用公式UR3= U1-U2求出要測量的電壓值。,1.數(shù)字萬用表測量直流電壓,熟悉數(shù)字萬用表的主要性能指標(biāo)含義是正確使用數(shù)字萬用表的前提，而表征數(shù)字萬用表的主要性能指標(biāo)有：測量范圍、分辨率、輸入阻抗、抗干擾能力、測量速度及準(zhǔn)確度等。,(1)測量范圍,數(shù)字萬用表一般用量程顯示位數(shù)以及超量程能力來反映它的測量范圍。 量程 顯示位數(shù) 超量程能力,量程,數(shù)字萬用表的量程是以

3、基本量程（即未經(jīng)衰減和放大的量程）為基礎(chǔ)，利用步進(jìn)衰減器和放大器向兩端擴(kuò)展來實(shí)現(xiàn)的。,顯示位數(shù),數(shù)字萬用表的顯示位數(shù)通常為31/21/2位。它的意思是指能顯示所有數(shù)字的位是整數(shù)位，分?jǐn)?shù)位的數(shù)值是以最大顯示值中最高位的數(shù)字為分子，而用滿量程時(shí)最高位的數(shù)字作為分母。如31/2數(shù)字萬用表的最大顯示值為1999，量程計(jì)數(shù)值為2000（01999），這表明在其最大顯示值中最高位的數(shù)字為1（作分子），滿量程時(shí)最高位數(shù)字為2（作分母），因此最高位是半位，記作1/2位，它只能顯示0或1。其余三位均是整數(shù)位。,超量程能力,數(shù)字萬用表是否具有超量程能力，與基本量程有關(guān)。帶有1/2位數(shù)字萬用表，如按2V、20V、2

4、00V、分檔，沒有超量程能力。但按1V、10V、100V分檔的，才具有超量程能力。如最大顯示1999V的數(shù)字萬用表，在10V量程上，允許有100%的超量程。,(2)分辨率,數(shù)字萬用表最低電壓量程上末位1個(gè)字所對應(yīng)的電壓值，稱為分辨率。顯然在不同量程上具有不同的分辨率。在最小量程上具有最高分辨率。如某數(shù)字萬用表最小量程0.2V，最大顯示正常數(shù)為2000，末位一個(gè)字為100V，即該數(shù)字萬用表的分辨率為100V。,(3)輸入阻抗,由于輸入有衰減器，所以輸入阻抗不是固定值。小電壓檔測量時(shí)，Ri可達(dá)500M；大電壓檔測量時(shí)，Ri只有10M。,(4)測量速度,測量速度是在單位時(shí)間內(nèi)以規(guī)定的準(zhǔn)確度完成的最大

5、測量次數(shù)，其單位是“次/S”。31/2、41/2位數(shù)字萬用表的測量速度大約為2次/S。,(5)抗干擾能力,數(shù)字萬用表普遍采用積分式（包括雙積分、多重積分式）A/D轉(zhuǎn)換器，能有效地抑制串模干擾。此外，對于共模干擾的抑制能力也很強(qiáng)，中、低檔數(shù)字萬用表的共模抑制比（CMRR）可達(dá)86120dB，高檔數(shù)字萬用表則為100160dB。,(6)準(zhǔn)確度（測量誤差）,數(shù)字萬用表的測量誤差通常用準(zhǔn)確度來表示，準(zhǔn)確度愈高，測量誤差愈小。在測量電壓時(shí)準(zhǔn)確度通常有以下兩種表示方法：,Ux 被測電壓讀數(shù)； Um 該量程的滿度值； %Ux 讀數(shù)誤差； %Um 表示滿度誤差，也可以用n個(gè)字表示，即在該量程上末位跳n個(gè)單位電

6、壓值恰好等于%Um。,例題3.1DT980型4 1/2位數(shù)字萬用表直流2V檔的準(zhǔn)確度為0.05%Ux0.015%Um。求滿度誤差相當(dāng)幾個(gè)字？,解：由已知條件可知， 滿度誤差為 0.015%Um=0.015%2V=0.0003V。 所以0.0003V中的3為4 1/2位數(shù)字萬用表的末位， 即有3個(gè)字的滿度誤差。,例題3.2用DT930F 41/2位數(shù)字萬用表的2V量程檔分別測量2V和0.1V電壓，已知該儀表的準(zhǔn)確度為0.05%Ux3個(gè)字，求由于儀表的固有誤差引起測量誤差的大小。,解：（1）測量2V電壓時(shí)的絕對誤差 因?yàn)樵摫硎?1/2位，用2V量程檔時(shí)，3個(gè)字相當(dāng)于0.0003V，所以絕對誤差,示

7、值相對誤差為,可見,當(dāng)被測電壓與滿量程值相差太大時(shí),誤差是很大的。為此，當(dāng)測量小電壓時(shí)，應(yīng)當(dāng)用較小的量程。這一點(diǎn)和使用模擬萬用表的要求是一樣的。另外，數(shù)字萬用表的準(zhǔn)確度遠(yuǎn)優(yōu)于模擬式萬用表的準(zhǔn)確度。以直流電壓檔的基本誤差為例，模擬式萬用表通常為2.5%，而31/2位數(shù)字萬用表為0.5%。,（2）測量2V電壓時(shí)的絕對誤差,示值相對誤差為,2.模擬式萬用表測量直流電壓,模擬式萬用表的直流電壓檔由表頭(磁電系微安表,全偏轉(zhuǎn)電流40100A)串聯(lián)分壓電阻和并聯(lián)分流電阻組成，因而其輸入電阻一般比數(shù)字萬用表低一個(gè)數(shù)量級。由于各量程檔串、并聯(lián)電阻不同，所以各量程檔的內(nèi)阻不同，通常把內(nèi)阻Rv與量程之比（每伏歐姆

8、數(shù)即/V數(shù)）定義為直流電壓靈敏度Sv-，因此同一塊表，量程越大內(nèi)阻越大。例如MF500-HA型萬用表的直流電壓靈敏度Sv-=20K/V，則10V量程和50V量程的電壓表內(nèi)阻分別為200K和1000K/V。在使用模擬式萬用表測量直流電壓時(shí)，一定要注意表的內(nèi)阻對被測電路的影響，否則將可能產(chǎn)生較大的測量誤差。,2.模擬式萬用表測量直流電壓,如用上述萬用表測量如圖3.2所示電路的等效電動(dòng)勢E，當(dāng)選用10V量程檔，其內(nèi)阻為Rv=10V20K/V=200K，50K的電阻與萬用表內(nèi)阻串聯(lián)，根據(jù)分壓定律測量值Ux=9V200 K/（200 K+50 K）=7.2V,而理論值為9V,相對誤差u=(9-7.2)/

9、9=20%,這就是由所用萬用表直流電壓檔的內(nèi)阻Rv與被測電路等效內(nèi)阻相比不夠大所引起的,是測量方法不當(dāng)引起的誤差。因此模擬式萬用表的直流電壓檔只適用于被測電路等效內(nèi)阻很小或信號源內(nèi)阻很小的情況。,3.零示法測量直流電壓,圖3.2萬用表直接測量等效電動(dòng)勢V50kE=9V圖3.3零示法測量直流電壓VR0EES 零示法測量直流電壓主要用于測量直流電路等效電勢,它可減小由于模擬式電壓表內(nèi)阻不夠大而引起的測量誤差。所謂零示法,就是將一標(biāo)準(zhǔn)直流電源與被測電路按極性相接,并且電壓表的正極與被測電路的正極相接, 電壓表的負(fù)極與標(biāo)準(zhǔn)電源的正極相接,如圖3.3所示。測量時(shí),先將標(biāo)準(zhǔn)電源Es置最小,電壓表的量程放在

10、較大檔，然后緩慢調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電源Es的大小，并逐步減小電壓表的量程檔,直到電壓表在最小量程檔指示為零,此時(shí)E=Es,電壓表中沒有電流流過,電壓表的內(nèi)阻對被測電路無影響,然后斷開電路,用電壓表測量標(biāo)準(zhǔn)電源Es的大小即為被測E的大小。在此由于標(biāo)準(zhǔn)直流電源的內(nèi)阻很小，一般均小于1，而電壓表的內(nèi)阻一般在k級以上，所以用電壓表直接測量標(biāo)準(zhǔn)電源的輸出電壓，電壓表內(nèi)阻引起的誤差完全可以忽略不計(jì)。,圖3.3零示法測量直流電壓,4.用電子電壓表測量直流電壓,為了提高電壓表的內(nèi)阻，直流電子電壓表通常將磁電式表頭加裝跟隨器和直流放大器構(gòu)成，當(dāng)需要測量高直流電壓時(shí),輸入端接入具有一定放大量的電子線路構(gòu)成電子電壓表，一般采

11、用跟隨器和放大器等電路以提高電壓表的輸入阻抗和測量靈敏度，這種電子電壓表可在電子電路測量中提高電阻電路構(gòu)成的分壓電路。 在直流電子電壓表中，通常采用斬波式放大器（或稱調(diào)制式放大器）以抑制零點(diǎn)漂移，提高了直流放大器的電壓靈敏度，使電子電壓表能測量微伏級的電壓。直流電子電壓表的組成如圖3.4所示。,圖3.4 電子電壓表的組成,5.示波器測量直流電壓,用示波器測量電壓時(shí),首先應(yīng)將示波器的垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度微調(diào)旋鈕置校準(zhǔn)檔（或關(guān)閉）,否則電壓讀數(shù)不準(zhǔn)確。 具體測量步驟如下： (1)定零電壓線。將示波器的輸入耦合開關(guān)置于“GND”檔，調(diào)節(jié)垂直位移旋鈕，將熒光屏上的水平亮線（時(shí)基線）移動(dòng)，置于熒光屏中間的坐標(biāo)

12、線上，此時(shí)基線所在位置即為零電壓所在位置，然后將輸入耦合開關(guān)置于“DC”檔，并將垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕置較大檔。 (2)將待測信號送至示波器的垂直輸入端。 (3)確定直流電壓的極性。接入被測信號后，熒光屏上同樣會(huì)出現(xiàn)水平亮線，如這條亮線在上面所定零壓線以上，即被測電壓為正極性。反之，為負(fù)極性。 (4)確定讀數(shù)。根據(jù)輸入信號將垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)整適當(dāng)檔位，讀出此時(shí)熒光屏上的水平亮線與零電壓線之間的垂直距離y（如圖3.5所示），將y乘以示波器的垂直靈敏度Sy即可得到被測電壓x的大小，即x=Syy。如輸入信號較大時(shí)，垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度已經(jīng)較大時(shí)，將示波器的輸入耦合開關(guān)置于“GND”檔，將零壓線向信

13、號極性相反的方向移動(dòng)至最頂端或最底端，此時(shí)基線所在位置即為零壓線所在位置，然后再進(jìn)行上述測量。,圖3.5示波器測量直流電壓,6.含交流成分的直流電壓的測量,由于磁電式表頭的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)對電流有平均作用，不能反映純交流量，所以，含交流成分的直流電壓的一種常用測量方法就是用模擬式電壓表直流檔測量。 如果疊加在直流電壓上的交流成分具有周期性和幅度對稱性，可直接用模擬式電壓表測量其直流電壓的大小。 由交流信號轉(zhuǎn)換而得到的直流，如整流濾波后得到的直流平均值，以及非簡諧波的平均直流分量都可用模擬式電壓表測量。 一般不能用數(shù)字式萬用表測量含有交流成分的直流電壓，因?yàn)閿?shù)字式直流電壓表要求被測直流電壓穩(wěn)定，才能顯示

14、數(shù)字，否則數(shù)字將跳變不停。,3.1.2直流電流的測量,1.用模擬式萬用表測量直流電流 2.用數(shù)字式萬用表測量直流電流 3.用并聯(lián)法測量直流電流 4.用間接測量法測量直流電流,1.用模擬式萬用表測量直流電流,模擬式萬用表的直流電流檔一般由微安表頭（40A100A）并聯(lián)分流電阻而構(gòu)成，量程的擴(kuò)大通過并聯(lián)不同的分流電阻實(shí)現(xiàn)，這種電流表的內(nèi)阻隨量程的改變而不同，量程越大，內(nèi)阻越小。 用模擬式萬用表測量直流電流時(shí),是將萬用表串聯(lián)在被測電路中，因此表的內(nèi)阻可能影響電路的工作狀態(tài)，使測量結(jié)果出錯(cuò)，也可能由于量程不當(dāng)而燒壞萬用表，所以，使用時(shí)若不知被測電流的大小,則應(yīng)選擇直流電流檔的最大檔,并注意萬用表的極性

15、,在接入被測電路后,再根據(jù)被測電流的大小調(diào)整電流檔,使被測電流的示數(shù)盡量大于滿量程的2/3,以減小測量誤差。,2.用數(shù)字式萬用表測量直流電流,數(shù)字式萬用表測量直流電流的原理是在數(shù)字式電壓表基礎(chǔ)上，通過電流電壓轉(zhuǎn)換電路，使被測電流流過標(biāo)準(zhǔn)電阻,將被測電流轉(zhuǎn)換為直流電壓,再進(jìn)行測量。 如圖3.6所式,由于運(yùn)算放大器的輸入阻抗很高,根據(jù)運(yùn)算放大器虛斷的概念,可以認(rèn)為被測電流Ix全部流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)采樣電阻RNX上,轉(zhuǎn)換電壓與被測電流Ix成正比,經(jīng)放大器放大后輸出電壓U0(U0=(1+R2/R3)RNXIX)就可以作為數(shù)字式電壓表的輸入電壓來進(jìn)行測量。并用轉(zhuǎn)換開關(guān)S14切換不同的采樣電阻，即可得到不同的電流量

16、程，量程越小，取樣電阻越大，而輸入到數(shù)字式電壓表的電壓不變。 在使用時(shí)應(yīng)注意的是，當(dāng)數(shù)字式萬用表串聯(lián)在被測電路中時(shí)，取樣電阻的阻值會(huì)對被測電路的工作產(chǎn)生一定的影響，使測量產(chǎn)生誤差。,圖3.6電流電壓轉(zhuǎn)換電路,3.用并聯(lián)法測量直流電流,流表與被測電路串聯(lián)是電流表測量電流的使用常識，但是作為一個(gè)特例，當(dāng)被測電流是一個(gè)恒流源，而電流表的內(nèi)阻又遠(yuǎn)小于被測電路中某一串聯(lián)電阻時(shí)，電流表可以并聯(lián)在這個(gè)電阻上測量電流，此時(shí)電路中的電流絕大部分流過電阻小的電流表，而恒流源的電流是不會(huì)因外接電阻的減小而改變的。如圖3.10所示射極偏置電路,要測量晶體管三極管的集電極電流IC，我們知道VB是固定的，可以認(rèn)為IE固定

17、，而IEIC，則認(rèn)為IC恒定，與Rc無關(guān)。若Rc阻值比電流表內(nèi)阻大得很多,當(dāng)電流表與Rc并聯(lián)后，雖然電流表分流了Rc上的電流，但對流過三極管的集電極電流的影響很小,且電流表的測量值幾乎為集電極電流。在做這種不規(guī)范的測量時(shí)，一定要概念清楚，分析要正確，思想要集中，否則會(huì)造成三極管或電流表的損壞。,圖3.7并聯(lián)法測量電流,4.用間接測量法測量直流電流,有時(shí)在測量電子電路的某一支路電流時(shí)，要求斷開回路后，才能將電流表串聯(lián)接入,往往比較麻煩,容易造成損壞，不宜采用直接測量法。這時(shí)可以利用被測支路內(nèi)的電阻R，通過測量電阻兩端的直流電壓U，然后根據(jù)歐姆定律求出被測電流I=U/R。這個(gè)電阻R一般稱為電流取樣

18、電阻。由于R上的標(biāo)稱值與實(shí)際阻值之間有誤差，因此，這種測量誤差較大，一般多用于檢修或調(diào)式電路時(shí)估測 當(dāng)然，當(dāng)被測支路無現(xiàn)成的電阻可利用時(shí)，也可以人為地串入一個(gè)取樣電阻來進(jìn)行間接測量，取樣電阻的取值原則是對被測電路的影響越小越好，一般在110之間，很少超過100。,3.2 交流電壓與電流的測量,3.2.1交流電壓的測量 3.2.2交流電流的測量,3.2.1交流電壓的測量,交流電壓的測量與直流電流的測量一樣，一般可分為兩大類，一類是具有一定內(nèi)阻的交流信號源，如圖3.8(a)所示。另一類是電路中任意一點(diǎn)對地的交流電壓，如圖3.8(b)所示電路中的U1、U2。也包括電路中任意兩點(diǎn)間的交流電壓，如UR1

19、,UR3 。在此要注意，用間接測量法求 電壓時(shí)，其值由矢量差求出，只有當(dāng)U1和U2同相位，才能用代數(shù)差表示。,圖3.8兩種交流電壓,3.2.1交流電壓的測量,1.表征交流電壓的基本參量 2.交流電壓的測量,1.表征交流電壓的基本參量,(1)峰值 (2)平均值 (3)有效值 (4)波形因數(shù)和波峰因數(shù),(1)峰值,交流電壓的峰值是指以零電平為參考的最大電壓幅值，即等于電壓波形的正峰值，用Up表示，以直流分量為參考的最大電壓幅值則稱為振幅，通常用Um表示，如圖3.9所示。另外，還有正峰值Up+和負(fù)峰值Up-之分。正峰值與負(fù)峰值一起包括時(shí)稱為峰峰值Up-p。 當(dāng)電壓中包含直流成分時(shí)，Up與Um是不相同

20、的，只有純交流電壓或輸入電壓被隔離了直流電壓的交流電壓時(shí)，振幅Um與峰值Up相等。,圖3.9交流電壓的峰值與幅度,(2)平均值,流電壓的平均值簡稱均值，用表示，在數(shù)學(xué)上的定義為 式中，為的周期。,(3)有效值,在電路原理中，用U表示交流電壓的有效值，并定義交流電壓u(t)在一個(gè)周期T內(nèi)，通過某個(gè)純電阻負(fù)載所產(chǎn)生的熱量，和一個(gè)直流電壓在同一電阻上,所產(chǎn)生的熱量相等時(shí),則交流電壓的有效值就等于該直流電壓的電壓值,推導(dǎo)公式如下：,(4)波形因數(shù)和波峰因數(shù),通常情況下各類交流電壓表都是按正弦波的有效值來刻度的，為此，用電壓的有效值與平均值比值定義為波形因數(shù)，用KF表示,表3.1 幾種典型的交流電壓波形

21、的參數(shù),表3.1 幾種典型的交流電壓波形的參數(shù),2.交流電壓的測量,交流電壓的測量通常有電壓表法和示波器法。 (1)交流電壓表法 (2)示波器測量交流電壓,(1)交流電壓表法,測量交流電壓信號大小的儀表統(tǒng)稱交流電壓表。與直流電壓表一樣,交流電壓表也分模擬式和數(shù)字式兩大類，但不論是模擬式還是數(shù)字式,交流電壓表測量交流電壓時(shí)，都要通過交-直流電壓轉(zhuǎn)換器將交流電壓轉(zhuǎn)換為與之成比例的直流電壓后再進(jìn)行測量。 用模擬式萬用表測量交流電壓 用數(shù)字式萬用表測交流電壓 用模擬式電子電壓表測量交流電壓,用模擬式萬用表測量交流電壓,用萬用表的交流電壓檔測量電壓時(shí)，是先將交流電壓通過檢波器轉(zhuǎn)換成直流后，再推動(dòng)磁電式微

22、安表頭，由表頭指針指示出被測交流電壓的大小。因?yàn)槟M式萬用表多采用半波式或全波式檢波器，而這兩種檢波器屬于平均值檢波器，這樣表頭指針的偏轉(zhuǎn)角與被測電壓平均值成正比，儀表刻度盤的刻度則用正弦波的有效值來定度，讀數(shù) （ 為定度系數(shù)），所以，只有當(dāng)被測電壓u(t)為正弦波時(shí)，讀數(shù)即為該正弦波的有效值。對于非正弦波，讀數(shù)U沒有直接意義，既不等于其平均值 也不等于其有效值。但可由讀數(shù)U換算出均值和有效值。,以全波式檢波器為例,換算步驟如下：,第一步，按“平均值相等示數(shù)也相等”的原則將示值折算成被測電壓的平均值則有： 第二步，再根據(jù)波形因數(shù)，將式(312)代入下式，求出被測電壓的有效值,例題3.3用模擬式

23、萬用表（全波整流式）分別測量正弦波、方波及三角波電壓，電壓表示值為10V，問被測電壓的有效值分別是多少伏？并進(jìn)行波形誤差分析。 解：,例題3.3結(jié)論,可見，對于不同的波形，其示值作為被測電壓的有效值所產(chǎn)生的波形誤差大小方向是不同的。用模擬式萬用表測量交變電壓，除產(chǎn)生波形誤差外，還有直流微安表本身的誤差、檢波二極管的老化或變質(zhì)等所造成的誤差，但主要是波形誤差。 另外，因?yàn)槟M式萬用表的內(nèi)阻較低，且各量程的內(nèi)阻不同，各檔的內(nèi)阻Rv=量程靈敏度Sv，測量時(shí)應(yīng)注意其內(nèi)阻對被測電路的影響，此外，萬用表測量交流電壓的頻率范圍較小，一般只能測量頻率在1KHz以下的交流電壓。它的優(yōu)點(diǎn)是：由于模擬式萬用表的公共

24、端與外殼絕緣膠木無關(guān)，與被測電路無共同機(jī)殼接觸（即接“地”）問題，因此，可以用它直接測量兩點(diǎn)之間的交流電壓。,用數(shù)字式萬用表測交流電壓,用數(shù)字式萬用表的交流電壓檔測量交流電壓時(shí)，是先將交流電壓檢波，線性地轉(zhuǎn)換成直流電壓,再通過A/D變換器變換成數(shù)字量,然后用計(jì)數(shù)器記數(shù),以十進(jìn)制顯示被測電壓值。與模擬式萬用表交流電壓檔相比，數(shù)字式萬用表的交流電壓檔輸入阻抗較高，對被測電路的影響小，如DT-890B+型數(shù)字萬用表的交流電壓檔的輸入阻抗為10M，但它同樣存在測量頻率范圍小的缺點(diǎn)（一般在40200Hz的測量頻率范圍內(nèi)）。數(shù)字萬用表測量交流電壓產(chǎn)生的誤差可用(31)或(32)式計(jì)算。,用模擬式電子電壓表

25、測量交流電壓,模擬式電子電壓表是實(shí)驗(yàn)室中一種常用的電子測量儀器，例如晶體管毫伏表，它是將被測信號經(jīng)過放大后再檢波（或先將被測信號檢波后再放大）變換成直流電壓，推動(dòng)微安表頭，由表頭指針指示出被測電壓的大小，因此，這類電壓表的輸入阻抗高，量程范圍廣，使用頻率范圍寬。如EM2171型晶體管毫伏表的輸入電阻大于2M，輸入電容小于20pF，量程從1mV300V，測量頻率范圍是20Hz1MHz。 一般模擬式電子電壓表的金屬機(jī)殼為接地端，另一端為被測信號輸入端。因此，這種表一般只能測量電路中各點(diǎn)對地的交流電壓，不能直接測量任意兩點(diǎn)間的電壓。 通常，模擬式電子電壓表的表盤刻度都是按正弦波的有效值刻度的，所以用

26、它來測量正弦波形的電壓時(shí)，可以由表盤直接讀取電壓有效值。但若用它測量非正弦電壓，不能直接讀數(shù)，需根據(jù)表內(nèi)檢波器的檢波方式和被測波形的性質(zhì)將讀數(shù)乘上一個(gè)換算系數(shù)（見式313），才能得到被測非正弦波的電壓有效值。,(2)示波器測量交流電壓,示波器只能用于測量被測電壓的峰值、峰-峰值、任意時(shí)刻的瞬時(shí)電壓值或任意兩點(diǎn)之間的電位差值，如果需要求出被測電壓的有效值或平均值還需進(jìn)行換算。測量方法如下： 首先選擇通道CH1或CH2,觸發(fā)方式置 “自動(dòng)”,觸發(fā)源選擇“INT”。 將Y1軸的耦合方式或開關(guān)置于“GND”處，調(diào)節(jié)Y軸“位移”旋鈕使掃描線至屏幕中心（或所需位置）以此作為零電平線，此后不再移動(dòng)Y軸“位移

27、”。 將Y1軸的耦合開關(guān)置于“AC”處。當(dāng)被測信號頻率很低時(shí)，應(yīng)置于“DC”處。 調(diào)節(jié)Y1軸靈敏度旋鈕，選擇合適的Y軸靈敏度（V/div），使顯示的波形在Y軸方向的中心位置盡可能展開。 按坐標(biāo)刻度片的分度讀出波形中被測點(diǎn)到零電平間的分度格數(shù)H，再與Y1軸靈敏度（V/div）示值Sy相乘，則可求出被測點(diǎn)間的電壓 式中K為探頭衰減倍數(shù)。,例題3.4如圖3.10(a)所示，顯示波形的振幅所占高度為3div，而峰-峰值所占高度為6div。如果此時(shí)Y軸靈敏度為2V/div，則峰-峰值UP-P、振幅值Um、有效值U分別為,例題3.5 如圖3.10(b)所示,用示波器測量含直流分量的正弦電壓,若aa線為零參

28、考電平線,bb相對于aa為3div,正弦波峰點(diǎn)相對于aa為4.5div,峰-峰值所占格數(shù)為3div。若Y軸靈敏度為1V/div，分別計(jì)算直流分量U0、峰點(diǎn)電壓的瞬時(shí)值UP、峰-峰值UP-P、振幅值Um、有效值U。,用示波器法測量交流電壓與電壓表法相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：,速度快。由于被測電壓的波形能立即顯示在屏幕上，故避免了表頭的慣性。 能測量各種波形的電壓。電壓表一般只能測量失真很小的正弦電壓，而示波器能測量各種非正弦電壓，還能測量脈沖電壓，已調(diào)幅電壓等。 能測量瞬時(shí)電壓。電壓表由于慣性只能測出周期性變化信號的有效值電壓（或峰值電壓），而不能反應(yīng)被測信號幅度的變化情況。而示波器的慣性很小，因此它不

29、但能測量周期信號峰值電壓，還能觀測信號幅度的變化情況，甚至能夠測量單次出現(xiàn)的信號電壓。此外，它還能測量被測信號的瞬時(shí)電壓和波形上任意兩點(diǎn)間的電位差。 能同時(shí)測量直流電壓和交流電壓。在一次測量過程中，電壓表一般不能同時(shí)測量出被測電壓的直流分量和交流分量。示波器能方便地實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。 應(yīng)該指出的是用普通的模擬示波器測量直流電壓主要缺點(diǎn)是誤差較大，一般達(dá)5%10%，采用數(shù)字式存儲(chǔ)示波器測量，誤差可減小到1%以下。另外，用示波器測量交流電壓時(shí)，讀得的是最大值或峰峰值，要知道有效值還需進(jìn)行換算。,3.2.2交流電流的測量,用間接法測量交流電流的方法與間接法測量直流電流的方法相同，只是對取樣電阻有一定的要求

30、。 1.當(dāng)電路工作頻率在20KHz以上時(shí)，就不能選用普通線繞電阻作為取樣電阻，而應(yīng)應(yīng)用薄膜電阻，以避免分布電感或分布電容的影響。 2.由于一般電子儀器都有一個(gè)公共地，且與機(jī)殼相連，在測量中必須將所有的地連在一起，即必須共地，因此取樣電阻的一端要連接在接地端，在LC振蕩電路中，要連接在低阻抗端。 這種利用取樣電阻將交流電流的測量轉(zhuǎn)換成交流電壓的間接測量方法，可以使我們很方便地利用一切測量交流電壓的方法來完成交流電流的測量，而且還可以利用示波器觀察電路中電壓和電流的相位關(guān)系。,3.3 高頻電壓與電流的測量,1.高頻電壓的測量 2.高頻電流的測量,1.高頻電壓的測量,為了分析電壓表對被測電路的影響，

31、我們來研究電壓表的等效電路。圖3.12(c)也可以代表電壓表的輸入電路，圖中的電阻R代表電壓表的輸入電阻Ri，電容C0代表電壓表的輸入電容Ci。電壓表的輸入阻抗Zi越大，對被測電路的影響就越小。也就是說，Ri要大，Ci要小，否則，會(huì)引起很大的測量誤差。特別是測量諧振回路的電壓時(shí)（圖3.11），電壓表的Ci越大，回路的電容C越小，引起回路失諧越嚴(yán)重；輸入電阻Ri并聯(lián)在回路上，它將改變其工作狀態(tài)，Ri越小，工作狀態(tài)改變越顯著。在寬頻段內(nèi)使用的電壓表，其工作原理應(yīng)當(dāng)是示值與頻率無關(guān)。,圖3.11測量諧振回路的電壓,在無線電電子技術(shù)中，主要用電子電壓表測量電壓。它們的特性如下,1）在寬頻段內(nèi)，讀數(shù)同被

32、測電壓的頻率關(guān)系不大； 2）消耗被測源的功率小，即對被測源工作狀態(tài)的影響小。換句話說，輸入電阻要大（輸入電容?。?3）測量電壓的范圍寬，靈敏度高； 4）讀數(shù)建立時(shí)間短； 5）有承受過載的能力（電壓表的輸入端的電壓超過允許值）。,2.高頻電流的測量,與測量直流電流和交流電流相比，在寬頻段內(nèi)測量電流具有一系列的特點(diǎn)。為了闡明這些特點(diǎn)，我們首先研究高頻電流表的等效電路如圖3.12（a）所示。這里，A和B電流表的輸入接線柱；C1和C2接線柱對地（機(jī)殼）的電容；C電流表接線柱之間的電容；L和R電流表的電感和電阻。 還可以把以上電路化成更簡單的形式如圖3.12（b），用R和jX來表示電流表的等效電阻和等

33、效電抗。它們都與被測電流的頻率有關(guān)。,圖3.12高頻電流表的等效電路 （a）完全電路圖（b）折合的電路圖（c）簡化的電路圖,3.4 電平的測量,1.電平的概念 2.電平計(jì)算 3.電平表與電平測量,1.電平的概念,人們對兩個(gè)電信號強(qiáng)弱的水平高低常用兩個(gè)信號的功率或電壓之比的對數(shù)來表示（有時(shí)也用兩電流之比的對數(shù)來表示）, 即”電平”,其單位為貝爾(Bel) ,但由于這個(gè)單位太大,實(shí)際上常用貝爾的十分之一作為新單位,稱為分貝。應(yīng)特別注意是這里所指的電平與數(shù)字電路中所說的電平是完全不同的，在數(shù)字電路中只有0和1兩個(gè)數(shù)字量，其對應(yīng)的低電位和高電位也稱為低電平和高電平。,2.電平計(jì)算,(1)絕對功率電平L

34、p (2)相對功率電平Lp (3)絕對電壓電平LU (4)相對電壓電平LU (5)絕對電壓電平與絕對功率電平的關(guān)系,(1)絕對功率電平Lp,在電信工作中，由于歷史原因，常用“600電阻消耗1mW的功率”作為0功率電平參考點(diǎn)，用P0表示,任意功率與之相比的對數(shù)稱為絕對功率電平,式中PX為任意功率。,(2)相對功率電平Lp,任意兩功率之比的對數(shù)稱為相對功率電平 。,或,(3)絕對電壓電平LU,當(dāng)600電阻上消耗1mW的功率時(shí)，600電阻兩端的電位差為0.775V,此電位差稱為基準(zhǔn)電壓。任意兩點(diǎn)間電壓與基準(zhǔn)電壓之比的對數(shù)稱為該電壓的絕對電壓電平，即Ux為任意兩點(diǎn)間的電壓。,(4)相對電壓電平LU,任意兩電壓之比的對數(shù)稱為相對電壓電平。,或,(5)絕對電壓電平與絕對功率電平的關(guān)系,當(dāng)被測電壓為非600電阻上的電壓時(shí)，其絕對功率電平與絕對電壓電平的關(guān)系是由上式可見,當(dāng)Rx=600時(shí),電阻Rx的絕對功率電平等于它的絕對電壓電平,而當(dāng)Rx600時(shí),電阻Rx的絕對功率電平不等于它的絕對電壓電平,而相差10lg(