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。
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≈±Vcc，当输入信号Vi
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。本次设计直接使用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Multsim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50、100、150、200mV的正弦波。
图2-2 输入200mV正弦交流信号
图2-3 输入150mV正弦交流信号
图2-3 输入100mV交流正弦信号
图2-4 输入50mV交流正弦信号
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
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
(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。
(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。
5 心得体会
本次课程设计题目为交流电压有效值测量，总体设计思路分为四个部分：直流稳压电路、电压衰减电路、AC-DC转换电路、数码管显示电路。
在课程设计开始时，我们对交流电压有效值测量几乎没有概念。在完成课程设计的短短几天内，我从搜集资料方案、思路整理、电路图设计制作、电路仿真，到元器件的购买、实物的焊接与调试、数据测试，遇到了很多的困难，但在克服这些困难的同时，也收获了很多。
首先，在相关资料的收集过程中，不同的方案各有其利弊，在设计的过程中不仅要考虑到方案的可行性，还要考虑到方案成本等问题。在对比方案上，我就花了不少的精力和时间，这是在书本中所体会不到的。
在设计电路的过程中用到了Protel 99SE和Multsim软件。电路的仿真对于我来说也是一门新的学问。在课程设计之前还不会使用Multsim仿真软件，为了对电路进行仿真，我上网找了一些Multsim的使用说明，大致了解了对一般电路图的仿真步骤。Multsim是一款功能强大而齐全的仿真软件，我现在所学会的不过是其中的一小部分，在今后的学习过程中，我会更加深入的学习Multsim。
从本次课程设计中收获的最为重要的一点，是培养了一种工程设计的思想。从收集资料、对比并确定方案、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课程设计甚至工作都有很大的帮助，而要在短短几天之内学习一门完全不了解的学科、软件，就不能按照顺序没有重点的学，而应该先整体把握，而后再有侧重点的逐步深入。
汗水预示着结果，也证明着过程，希望在以后的学习生活中能更加深入的学习专业知识，同时更要注重动手能力的培养。
在此由衷感谢给予我帮助的指导老师和同学们！
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
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[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
附录：实物图
一种简单的交流电压测量方法
一种简单的交流电压测量方法 姓名：李俊利序号：18 通常,在测量220V或380V工频电压时,并不要求非常高的精度,一般的控制系统中,能精确到1%就足够了。在这里向大家介绍一种设计得非常简单的测量方法，实践证明，该方法实用、可靠，成本低廉，完全能够满足一般监控系统的要求。 硬件电路：仅用一个220V/6V-1W的普通电源变压器，经过全波整流，小电容滤波，滤除其高频干扰谐波，然后电阻分压成适合A/D转换的带有纹波的电压。直接连接到A/D输入脚。如果测量380V的电压，将两只220V的变压器串联使用即可。 软件设计： 1、先进行一次A/D转换，存入一个变量x中，作为参考值； 2、再进行一次A/D转换，与上次比较，如果小于x，说明正处于交流电压的下降沿，存入x中；继续A/D转换，至到大于前次的转换值，说明已经进入了交流电压的上升沿，存入x； 3、继续A/D转换，如果转换结果大于x，存入x；直到转换结果小于x，说明x中保存的就是交流电压的最大值！ 4、然后把x除以一个常数，得出你想显示出的值即可。完成一次测量。 这样完成一次测量最长时间是10ms，最短时间只需三次A/D转换时间。如果软件还执行其它操作，便转入其它子程序，之后继续1-4的步骤，将每次结果累加。 测量n次后，求算术平均值。也可以采取其它数字滤波的方法。 为避免测量0电压程序进入死循环，可以设置一个A/D转换次数计数器，转换一定次数之后退出。 校准电压可以在分压电阻中设置一个电位器，也可以软件校准。软件校准的方法：例如在380V点校准，把结果乘以380，再除以380，假如得382。那么，把除数变成382即可。 这样测量交流电压，在宽范围内的线性不是太好，主要原因是全波整流的二极管电压降是一个常数（约1.4V)。但针对220V或380V的电压测量来讲，电压波动不可能超过30%，在此范围内的线性误差还是可以接受的。我曾以一只0.5级的电压表与采取该方法的测量显示值相比较，基本一致。
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。
《电压和电压表的使用》测试题(含答案)
《电压和电压表的使用》测试题(含答案) 三、作图、实验与探究题 9．如图6所示，按照电路图，将实物图连接起来．
15．.在图11所示的电路中，电源电压6V，闭合开关后两灯均不发光，用电压表测量点路中a、b间电压为0，b、c间电压为6V，则电路中的故障可能是( ). A. L2断路 B. L1和L2断路 C. L2短路 D. L1和L2短路 图11 16．如图12所示，当开关S闭合后，灯L1、L2、L3均发光，下列说法中正
确的是（ ） A ．灯L 1、L 2、L 3是串联在电路中的 B ．灯L 1、L 2、L 3不是并联在电路中的 C ．甲、乙、丙是三只电流表 D ．乙表测的是灯L 2、L 3两端的电压之和 二、作图、实验与探究题 17．如图13所示的示教板的表面上有两个灯座，每个电路图的两端接有接线柱，安装上两盏相同的电灯，都能正常发光，现在只给你一只电压表和若干导线，怎样判断灯泡是串联还是并联？ 三、计算题 20．如图15所示，用电压表分别测量L 1两端的电压U 1、L 2两端的电压U 2以及L 1、L 2串联的总电压U ，请根据表盘读数回答下列问题： 图 13
⑴L1两端的电压U1是多大？ ⑵L2两端的电压U2是多大？ ⑶L1、L2串联的总电压U是多大？ ⑷电源电压是多大？ 参考答案 基础训练（A级） 1．电压电流类比法2．4 串联36 220 3．0.6 3 4．4 1.5 2.5 5．L1L2L1L1L2 L1L2(电源) L1，L1(电源) 6．C 7．C 8．D 9．略10．CABD
能力训练（B级） 11．B 12．C 13．A 14．C 15．A 16．C 17．将电压表依次接在任意两个接线柱上，测出每两个接线柱间的电压，若六次测量值中两次为零，其余四次测量值相等，则两灯为并联；若一次为零，四次测量值相等，另一次测量值是四次测量值的两倍，则两灯为串联。18．．用电压表逐一测量每个小灯泡两端的电压，当电压表示数为220V时，表明此时电压表所测的灯泡已经被烧坏。方法二：用电压表的一条线接在电源线上，另一条线依次接触灯泡的各接线点，当电压表示数由0-220 V(或220V-0)发生突变时，则电压表前后接触的两点之间的小灯泡，就是灯丝烧断的那一只。 19．略 20． 1.7V， 1.3V，3V，3V 拓展延伸（C级）21．50% 越小2/3
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。 4． 认真按实验内容的要求进行实验，记录有关的数据和波形，回答实验内容中提出的 有关问题，并按时提交实验报告。 二、预习要求 1．复习好教材《电子测量与仪器》第五章电压测量的理论知识，掌握电压测量的基本方法。 2．参照实验仪器使用说明书，预先了解实验仪器的性能指标及熟悉实验仪器各旋钮、开关的作用。 3．详细阅读实验指导书，作好测试记录和绘制波形的准备。 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，若被测电压的瞬时值为 ，则 全波平均值为 有效值为 波形因数为 波峰因数为 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，峰值，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 、，一般可根据表4－1的关系计算。 从表4－1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，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。更详细的波形参数请参见教材160页表5.1。 U ? U ) (t u ?= T dt t u T U 0 )(1?= T dt t u T U 0 2 )(1U K F = U U K P ?= U U ? U ? U U U ?
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
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。
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
九年级物理电流表和电压表测量练习题
九年级物理电流表和电压表测量练习题 1、下图中电压表测量谁的电压. 2、如下图所示，L1和L2是联，○V的a端是接线柱，b端是接线柱。○V测量两端的电压。 3、如图所示为用电压表测量灯泡两端电压的电路图，其中正确的是（） A．图 A B. 图 B C．图 C D．图 D 4、下列各图中测量L1电压的电路，正确的是（） 5、判断右图中所示电路的连接方式以及电表所测量的对象。 （1）灯泡L与滑动变阻器R的连接方式是。 （2）电流表A1测通过的电流。 （3）电流表A2测通过的电流。 （4）电压表测量V1测两端的电压。 （5）电压表测量V2测两端的电压。 6、请你根据如图所示电路，分别对下列四种情况下两灯的连接 方式，两灯的发光情况，电表的测量对象以及是否有短路现象 作出说明。 （1）闭合开关S1和S2，断开S3，则L1、L2的连接方式
是，发光情况是L1 ，L2 ，电流表测通过灯的电流，电压表测灯两端的电压。 （2）闭合开关S3，断开S1和S2，则L1、L2的连接方式是，发光情况是L1 ，L2 ，电流表测通过灯的电流，电压表测灯两端的电压。（3）闭合开关S2和S3，断开S1，则L1是路，L2是路，发光情况是L1 ，L2 ，电流表测通过灯的电流，电压表测灯两端的电压。 （4）闭合开关S1、S2和S3，则电路是，发光情况是L1 ，L2 ，电流表的示数是电压表的示数是。 7、如图1，电灯L1、L2是联，电流表A1测量通过的电流，电流表A2测通过的电流，电压表V测量两端的电压。 8、如图2，电灯L1、L2是联，电流表A测量通过的电流，电压表V1测量两端的电压。电压表V2测量两端的电压。 9、判断 （1）在开关断开时，请判断电流表和电压表所测的对象。 （2）在开关闭合时，请判断电流表和电压表所测的对象。 10、判断下列各图中电压表所测量的对象。 （1）如图1，电灯L1、L2是联，电流表A测通 过的电流。电压表V测量两端的电压。 （2）如图2，电灯L1、L2是联，电流表A测通过的电流。电压表V测量两端的电压。 （3）如图3，电灯L1、L2是联，电流表A测通过的电 流。电压表V1测量两端的电压，电压表V2测量两端的电压。 （4）、如图4，电灯L1、L2、L3是联，电流表A1测量通过 的电流，电流表A2测通过的电流，电流表A3测通过 的电流。 （5）、如图5，电灯L2、L3是联，然后再与L1 联。电流表A1测量通过的电流，电流表A2测通过的电流，电流表A3测通过的电流。
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）？
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 )
判断电压表和电流表测谁的电压
电流表和电压表测量练习题 1、下图中电压表测量谁的电压 2、下列各图中测量L 1电压的电路，正确的是（ ） 3、判断右图中所示电路的连接方式以及电表所测量的对象。 （1 ）灯泡 L 与滑动变阻器R 的连接方式是
（2）电流表A 1测通过 的电流。 （3）电流表A 2测通过 的电流。 （4）电压表测量V 1测 两端的电压。 （5）电压表测量V 2测 两端的电压。 4、如图1，电灯L 1、L 2是 联，电流表A 1测量通过 的电流，电流表A 2测通过 的电流，电压表V 测量 两端的电压。 5、如图2，电灯L 1、L 2是 联，电流表A 测量通过 的电流，电压表V 1测量 两端的电压。电压表V 2 6、判断下列各图中电压表所测量的对象。 （1）如图1，电灯L 1、L 2是 联，电流表A 测通过 的电流。电压表V 测量 两端的电压。 （2）如图2，电灯L 1、L 2是 联，电流表A 测通过 的电流。电压表V 测量 两端的电压。 （3）如图3，电灯L 1、L 2是 联，电流表A 测通过 的电流。电压表V 1测量 两端的 图1 图1 图2
（4）、如图4，电灯L1、L2、L3是联，电流表A1测量通过的电流，电流表A2测通过的电流，电流表A3测通过的电流。 （5）、如图5，电灯L2、L3是联，然后再与L1联。电流表A1测量通过的电流，电流表A2测通过的电流，电流表A3测通过的电流。电压表V1测量两端的电压，电压表V2测量两端的电压。 图5 （6）如图6，电灯L1、L2是联，电流表A测通过的电流。电压表V测量两端的电压。（7）如图7，电灯L1、L2是联，电流表A测通过的电流。电压表V1测量两端的电压。电压表V2测量两端的电压。 （8）如图8，电阻R1、R2是联，电流表A1测通过的电流，电流表A2测通过的电流。电压表V1测量两端的电压，电压表V2测量两端的电压，电压表V测量两端的电压。 图6 3 L1 图8 图4
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。
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 )
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
实验3：交流电压测量实验
实验三 交流电压测量实验 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 交流电压的大小，也可以用峰值p U 、有效值U 和平均值U 表示，并用波形因数F K 、波峰因数p K 表示三者之间的关系。若被测电压的瞬时值为)(t u ，则 全波平均值为 波形因数：U U K F = 有效值为 波峰因数：U U K p p = 指针式电压表中检波器有多种形式，通常不同检波特性的电压表是以正弦电压的有 效值定度的。除了有效值电压表外，电压表的示值并不直接代表任意波形电压有效值，因此需要根据不同检波特性电压表的示值（读数）求出被测电压的均值U 、峰值p U 和有效值U ，可根据教材表7.3-1(No.198)进行折算。 三、实验设备： 1、YB2172B 交流毫伏表1台； 2、UT51数字万用表（有效值检波）1个； 3、函数信号发生器，型号：KHM-2B ，数量1台； 4、双踪示波器，型号：YB43020，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YB2172B 交流毫伏表、数字万用表、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、将电压测量实验仪器准备就绪，将YB2172B 交流毫伏表置于最大量程。 2、打开函数信号发生器的电源，选择产生1KHz 左右的正弦波信号并接入YB2172B 交流毫伏表。 3、调节信号发生器的输出幅度，使YB2172B 交流毫伏表的指示为0.5V 、1V 。 4、用示波器分别读出信号峰值，填入表2。 5、由函数信号发生器产生1KHz 的方波，调节其幅度使电压表指示为0.8V ，然后由示波器读出信号峰值，填入表2。 6、将YB2172B 交流毫伏表替换为数字万用表，重复以上过程。 ?=T dt t u T U 0)(1?=T dt t u T U 02)(1
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.
电压的测量方法
电压的测量 1. 电压测量的方法一般分为直接测量法和间接测量法两种。 直接测量法在测量过程中，能从仪器、仪表上直接读出被测参量的波形或数值。 间接测量是先对各间接参量进行直接测量，再将测得的数值代入公式，通过计算得到待测参量。 2. 测量电压的仪器一般有电压表、示波器、交流毫伏表等。 电压表可以用来测量直流电压、低频交流电压，其测量方法简便，精度较高，是测量电压的基本方法。 示波器测量法可以测量所有的电压信号。 交流毫伏表用于交流信号大小的测量。 3. 电表法模拟式直流电压测量 动圈式电压表 图1是动圈式电压表示意图。图中虚框内为一直流动圈式高灵敏度电流表，内阻为Re ， 满偏电流(或满度电流)为Im ，若作为直流电压表，满度电压 另外增加了电阻，继而增加了三个电压量程 图1 电子电压表 m e m U R I =?
电子电压表中，通常使用高输入阻抗的场效应管(FET)源极跟随器或真空三极管阴极跟随器以提高电压表输入阻抗，后接放大器以提高电压表灵敏度，当需要测量高直流电压时，输入端接入分压电路。分压电路的接入将使输入电阻有所降低，但只要分压电阻取值较大，仍然可以使输入电阻较动圈式电压表大得多。图2是这种电子电压表的示意图。图中由于FET 源极跟随器输入电阻很大(几百MΩ以上)，因此由Ux测量端看进去的输入电阻基本上由R0，R1…等串联决定，通常使它们的串联和大于10MΩ ,以满足高输入阻抗的要求。同时，在这种结构下，电压表的输入阻抗基本上是个常量，与量程无关。 图2 4.电表法交流电压的测量 测量交流电压大小的仪表统称交流电压表。交流电压表分为模拟式电压表与数字式电压表两大类。模拟式电压表是先将交流电压经过检波器转换成直流电压后推动微安表头，由表头指针指示出被测电压的大小。检波器有三种类型，分别是平均值检波器、峰值检波器、有效值检波器，故电压表有三种类型，分别是平均值电压表、峰值电压表、有效值电压表。 平均值电压表 平均值电压表的基本原理方框图
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