电压测量电路
电压测量回路的原理与方法
电压测量回路的原理与方法
测量电压常用的方法有以下几种:
1. 电位计法
这是最简单的方法,直接用电位计串联在被测电路中,读取电位计上的数值即为电压值。
2. 平衡桥法
它使用韦氏电桥平衡电路,当桥路平衡时,没有电流通过指示仪器,根据电桥平衡条件计算出电压值。
3. 电子伏特计法
它使用运算放大器构成负反馈电路,反馈电路会自动调节使负入力端电压等于正输入端,则电压值即为两输入端的比值与标准电压的乘积。
4. ADC转换法
先用电压-频率转换器将输入信号转化为频率信号,再用频率计测量频率转换为数字量,即得电压数值。
5. 比较法
将输入电压与标准信号源产生的已知电压比较,根据比较结果调整输入电压的量程,直至输入输出电压相等,即得到准确电压。
这些方法各有优缺点,使用时应考虑测量环境、精度要求、便利性等因素,选择合适的测量方法。
要注意测量时的安全,避免出现触电或仪表损坏。
如何确定电压表测量哪部分电路两端的电压
如何确定电压表测量哪部分 电路两端的电压？
一、简单电路中，看电压表与哪 部分电路并联，则测量该部分电 路两端的电压：
例 1： V1
s
L1
L2
V2
例 2：
s
L3
V
L2
L1
二、较为复杂的电路中：
1、电压表的两个接线柱相当于两只手， 可以在不经过电源或用电器的导线上伸长 或缩短，它能直接抓到谁的两端就测量谁
总之，当我们在判断电压表究竟 测量哪部分电路两端的电压时，主要 看电压表直接并联在哪部分电路两端。 若电压表没有直接并联到电源两端就 无法测量电源电压。如果电压表串联 在串联电路上，或者电压表串联在并 联电路的干路上，电压表测量电源电 压。
例 3：
s L1
L2 V
2、电压表不直接并联到电源两端，就不 能电压表串联在串联电路中或串联在 并联电路的干路上时，测量电源电压
例 5：
L1
V s
L2
例 6：
L2
L1
V
s1
s2
L2 当S1、S2都闭合时，电压表测量______ 当S2闭合，S1断开时，电压表测量 电源电压 _________________
电压测量回路的原理和方法
电压测量回路的原理和方法
电压测量回路是一种通过电路来测量电压大小的方法。
其原理可以简述为以下几点：
1. 电压测量回路需要通过一个测量仪器（如万用表、示波器等）来连接电路，并通过其测量电压。
2. 在测量电压之前，需要将测量仪器的测量范围调整为适合被测电压的范围，以避免测量过程中的溢出或误差。
3. 测量仪器会将电路中的电压转换为与电压成比例的信号（如电流、电位差等），并通过内部电路进行处理和调整。
4. 测量仪器通过与电路中的电压相连的电阻或电容器，将电路中的电压转化为可以测量的信号。
5. 在测量过程中，需要注意避免短路或开路等情况，以确保测量的准确性和安全性。
对于不同的电路和测量仪器，具体的电压测量方法可以有所差异。
一般来说，常用的电压测量方法包括：
1. 直流电压（DC）测量：直接将测量仪器连接到电路的正负极，可以测量直流电压的大小。
2. 交流电压（AC）测量：一般情况下，需要将交流电路中的电压转换为直流信号后再进行测量。
这可以通过使用整流电路或峰值检波电路来实现。
3. 高压测量：对于高压的测量，常常需要使用特殊的高压测量仪器，例如绝缘测量表或高压探针等。
需要注意的是，在进行电压测量之前，需要确保测量仪器和测量电路之间的连接正确、牢固，并且操作者需要了解相关的安全知识和操作规程，以确保测量的准确性和安全性。
用电压表测量电路两端的电压
用电压表测量电路两端的电压
[目的和要求]
1.初步了解几种电压表。
2.学习电压表的使用方法。
[仪器和器材]
J0402型演示安培伏特表，J0408型或J0408-1型直流伏特计，小灯座2个，小灯泡2个，蓄电池，单刀开关，导线等。
[实验方法]
1.用J0402型演示安培伏特表的电压挡或用J0408型直流伏特计分别测量电流做的功还跟电压有关实验步骤2的每个电珠两端的电压，强调伏特计的接法，读出电压值并让学生记下来。
2.测出电流做的功还跟电压有关实验步骤3的每个电珠两端的电压，并让学生记下来。
3.教师联接电路和使用伏特计，要注意操作规范，接线的情况、特别是使用伏特计时的接线情况，应使学生能看得清楚。
[思考题]
1.实验中的第2步骤的电路中，在量出了电路的电流强度和每个电珠的电压后，你怎样理解电珠中电流做的功与电量和电压的关系?
2.比较电流做的功还跟电压有关的三种情形下，每个电珠两
端的电压和流过电珠的电流强度的大小，在相同时间内：(1)各个电珠上电流做的功的大小如何?(2)哪种情形下电流所做的总功最大?。
4.5 电压的测量.实验
位置
AB BC CD
AC
AD
电压 U/V 0
3
0
3
第一次测量 第二次测量 第三次测量
3.实验结论
L1 两端电压 U1/V 表2
L2 两端电压 U2/V
总电压 U/V
(1)在串联电路中，总电压等于各部分电路两端电压之和。用公式表示为：U__＝__U_1_＋__U_2_＋__…__＋__U_n_。
(2)在并联电路中，各支路两端的电压相等且等于电源电压。用公式表示为：__U_＝__U__1_＝__U_2_＝__…_＝__U__n____。Βιβλιοθήκη 上述步骤中正确的是( C )
A．③②①
B．①②⑤
C．③④②
D．无法测量
2．如图所示的电路中，闭合开关S，已知电源电压为6伏，L1两端的电压为2伏，则下列说法正确的是(A) A．电压表的示数为2伏 B．电压表的示数为4伏 C．电压表的示数为6伏 D．电压表的示数为10伏
3．两个用电器连接在同一电路中，用电压表测得它们两端的电压相等，因此可判定( D ) A．两个用电器一定是并联 B．两个用电器一定是串联 C．通过它们的电流一定相等 D．以上判断都不对
第一次测量 第二次测量 第三次测量
L1 两端电压 U1/V
L2 两端电压 U2/V
2．测量并联电路的电压 (1)按照电路图连接实物图； (2)检查确认电路连接无误； (3)用电压表分别测出图中两盏电灯两端的电压U1和灯U2以及电源两 端的电压U，再换用不同规格的小灯泡测量1～2次，数据记录在表2中。
6．“探究串联电路的电压关系”的实验电路如图甲所示：
UAB/V UBC/V UAC/V
2.4 1.4
3.8
(1)小明根据图甲连接好电路，闭合开关，电压表的示数如图乙所示，为了使实验结果更准确，接下来 他应该断开开关，更换电压表__量__程_____重新做实验。 (2)测出L1两端的电压后，小明断开开关，准备拆下电压表，改接在B、C之间。小聪认为小明的操作太 麻烦，只需将与A点相连的导线改接到C点即可。小聪的办法是否正确？_不__正__确____。为什么？ __电__压__表__正__负__接__线__柱__接__反__了_____。 (3)方法改进后，将所测出AB、BC、AC间的电压结果记录在下面表格中。小明分析实验数据得出的结论 是：串联电路总电压等于各用电器两端的电压之和。同组同学指出结论不可信，原因是 ____实__验__次__数__太__少__，__结__论__具__有__偶__然__性______。
三相交流电路电压、电流的测量-三相交流电压检测电路
四、实验内容
1. 三相负载星形联接 按图 7-1 线路组接实验电路。即三相灯组负载经三相自耦调压器接通三相对
称电源,将三相调压器的旋柄置于三相电压输出为 0V 的位置，经指导教师检查 后。方可合上三相电源开关，然后调节调压器的输出，使输出的三相线电压为
220V，按表 1 数据表格所列各项要求分别测量三相负载的线电压、相电压、线 电流（相电流）、中线电流、电源与负载中点的电压，记录之。并观察各相灯组
倘若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相电压过
高，使负载遭受损坏；负载重的一相相电压又过低，使负载不能正常工作。尤其
是对于三相照明负载，无条件地一律采用 Y0 接法。 3. 当不对称负载作△ 接时， IL≠ 3 Ip，但只要电源的线电压 UL 对称，加在三 相负载上的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响。
C
UCA
333
220
线电流（A）
IA
IB
IC
0.57 0.57 0.57
相电流（A）
IAB
IBC
ICA
0.33 0.32 0.32
△ 接三相 不平衡 1 2 3
0.40 0.29 0.47 0.11 0.22 0.33
图 7-3
表3
五、预习思考题 1. 三相负载根据什么条件作星形或三角形连接？ 答：三相负载星形或三角形连接，是根据绕组（如电动机）或用电器的额定 电压连接的。负载额定电压是 220V 的星形连接；额定电压是 380V 的三角形连 接。 2. 复习三相交流电路有关内容，分析三相星形连接不对称负载在无中线情 况下，当某相负载开路或短路时会出现什么情况？如果接上中线，情况又如何？ 答：无中线情况下要有一相短路相当于把线电压 380V 直接加在另外两相负 载上，结果就是把这两相负载也烧掉，若是开路的话因两相都是不对称负载，分 得电压不同一样要烧。总之星形接法且不对称，那么负载中线断开肯定会烧坏负 载。接上中线不会烧坏负载。 3. 本次实验中为何要通过三相调压器将 380V 的市电线电压降为 220V 的线 电压使用？ 答：380v / 220v 是线电压和相电压的关系，如果用电器是三相电的话，就用 380 伏，如果是单相电的用 220 伏。如果三相用电器额定电压是 220 伏，则要用 到变压器进行变压。
电路实验教案：测量电路中的电压值
电路实验教案：测量电路中的电压值。
在电路实验中，测量电路中的电压值是非常重要的一步，因为电压值可以用来判断电路的工作状态，以及判断电路元件的正常工作与否。
下面我们将介绍一些测量电路中电压值的方法。
方法一：使用电压表使用电压表来测量电路中的电压值是最基本的方法。
电压表也称为万用表，它可以测量电路中的电压、电流和电阻等物理量。
以下是使用电压表来测量电路中电压值的步骤：1.将万用表的旋钮拨动到电压模式（通常是V）。
2.将电压表的两个探头连接到电路中需要测量的电压点，注意要对应好正负极。
3.读取电压表显示的电压数值，保留有效数字即可。
需要注意的是，使用电压表测量电路中电压值时，要根据电压表的量程来选择合适的测量档位。
如果选择的档位过小，会导致电压表上的指针振动过快，无法清晰地读数；如果选择的档位过大，电压表则无法测量出较小的电压值。
方法二：使用示波器示波器是测量复杂波形信号的一种仪器。
利用示波器来测量电路中的电压值可以获得更加详细和精确的数据。
以下是使用示波器来测量电路中电压值的步骤：1.将示波器的探头连接到电路中需要测量的电压点，注意要对应好正负极。
2.调整示波器的垂直移动和水平移动，使示波器的探针在屏幕上显示出最大的波形。
3.读取示波器上显示的电压数值，保留有效数字即可。
使用示波器测量电路中电压值时，同样要根据示波器的量程来选择合适的测量档位。
需要注意的是，示波器可以测量更加复杂的波形信号，但是相对于电压表来说，操作较为复杂，需要更多的实践经验。
方法三：使用多用电表多用电表是一种具有多种测量功能的电表，既可以测量电压和电阻等物理量，还可以测量电流和频率等信号。
以下是使用多用电表来测量电路中电压值的步骤：1.将多用电表的旋钮拨动到电压模式（通常是V）。
2.将多用电表的两个探头连接到电路中需要测量的电压点，注意要对应好正负极。
3.读取多用电表显示的电压数值，保留有效数字即可。
使用多用电表测量电路中电压值时，同样要根据多用电表的量程来选择合适的测量档位。
如何使用电路实现电压测量
如何使用电路实现电压测量电压测量在电路设计和维护中起到至关重要的作用。
它可以帮助工程师们检测电路中的电压变化，确保电路正常运行，并快速解决故障。
本文将介绍如何使用电路来实现电压测量，帮助读者更好地理解和应用这一技术。
一、基本电压测量原理电压是指电路两点之间电势差的量度。
为了测量电压，我们需要使用一个电压测量电路，通常由电压源和测量仪器（如电压计或示波器）组成。
在测量电压时，我们需要将电压源连接到待测电路的两个端点上。
然后通过电压测量仪器来读取电路两点之间的电势差，即电压。
这样就能够准确地测量电路中的电压值。
二、电压测量电路的实现为了实现电压测量，我们可以使用多种电路设计和元件组合。
下面将分别介绍两种常用的电压测量电路。
1. 电压分压电路电压分压电路是一种常见的电路设计，它通过将电压分成较小的部分来进行测量。
这种电路通常由电阻组成，通过调整电阻值的大小来控制分压比例。
在使用电压分压电路进行测量时，我们需要将待测电路与一个已知电压源相连接，形成一个并联电路。
在这个并联电路中，我们需要将一个电阻连接到待测电路的一侧，而另一个电阻则连接到已知电压源的另一侧。
通过测量这两个电阻上的电压，可以计算出待测电路的电压。
2. 差分放大电路差分放大电路是另一种常用的电压测量技术，它通过将电路两个输入端点的电压进行比较来实现测量。
差分放大电路通常由一个差分放大器和一组电阻组成。
在使用差分放大电路进行测量时，我们需要将待测电路的两个端点分别连接到差分放大器的两个输入端。
然后通过调整差分放大电路的增益系数，可以将待测电路的电压放大到可测范围内。
最后，通过读取差分放大电路输出端的电压值，即可得到待测电路的电压。
三、电压测量的注意事项在进行电压测量时，还需要注意以下几点：1. 测量范围：选择合适的测量仪器和电路设计，以确保能够测量到待测电路的电压范围。
2. 电路影响：测量电路的电阻和电容等参数会对电压测量结果产生影响。
因此，在设计和选择电路时需考虑这些参数对测量的影响。
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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 3.6.21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+=GR kG 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。
AAAA 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：2220)()(nn nS 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 , )(121212C C R R n =ω)1()(0112122121A C R R R C C C R R Q -++=若令 R 1=R 2=R ，C 1=C 2=C ，则滤波器的参数为： RC n 1=ω , 031A Q -= 可见为了保证滤波器稳定工作，要求Q ＞0，则该滤波器的电压放大倍数必须小于3。
举例：要求二阶低通滤波器的通带截止频率为100kHz ，品质因数Q =1。
试确定电路中电阻、电容元件的参数值。
解：首先选用二阶低通有源滤波器的电路结构如图 所示。
且R 1=R 2=R ，C 1=C 2=C ，先选定电容C =1000pF ，则电阻R 为：Ω=⨯⨯⨯⨯==-1592101000101002121123ππC f R n ，选用1.6kΩ根据031A Q -=，故 2131310=-=-=+=Q R R A a b ，即 R b =R a 可选择电阻R b =R a =10kΩ 。
由于滤波器处理的信号频率不高，集成运算放大器可选用LM741。
2 二阶高通滤波器二阶高通滤波器的标准传递函数为：2220)(ωω++=S QS S A S A n，其中A 0为通带电压增益，ωn 是特征角频率，Q 是等效品质因数。
图 3.6.7图3.6.7电路的传递函数为：[])(1)()1()()()(2121212102221112200C C R R C C R R A C R C R C R S S S A S U S U S A i +-+++== 令 a b R R A +=10 ， 21211C C R R n =ω)1(02221112121A C R C R C R C C R R Q -++=若选择电阻R 1=R 2=R ，电容C 1=C 2=C ，则此高通滤波器的参数为：RC n 1=ω ， 031A Q -= ， ab R R A +=10 可见，要保证滤波器能稳定的工作，A 0必须大于3。
3 二阶带通滤波器二阶带通滤波器传递函数的典型表达式为：220)(nn n S QS QSA S A ωωω++=式中ωn 是特征角频率也等于带通滤波器的中心频率ω0。
带通滤波器的主要性能指标之间的关系为： BWf Q 0=其中f 0为3dB 带宽。
图 3.6.8图3.6.8是二阶带通滤波器的典型电路，若C 1=C 2=C ，且abF R R A +=1，则它的传递函数为：)11(1)21()1()(312232121R R C R R R R R R C S S CR S R R S A a b a b ++-++⋅+=与其标准传递函数对比，可求的：)21(32110R R R R R R R R R A a F a b a -++=，)11(113120R R R C+=ω ，32131221)11(1R R R R R R R R Q a b -++=该带通滤波器的带宽为：)21(1321R R R R R C BW a b -+=若R 1=R 2=R ，R 3=2R ，则滤波器的参数指标为：VFVF A A A -=30 , RC n 10==ωω ， VF A Q -=31该电路的优点是改变运算放大器反相端R b 与R a 的比值，即可调整带通滤波器的带宽，但不影响其中心频率。
4 二阶带阻有源滤波器图 3.6.9二阶带阻有源滤波器的典型电路如图 3.6.9所示，起带阻作用的是双T 网络。
当C C C C ===32121，R 1=R 2=2R 3=R 时，其传递函数为： 2222221)2(2)1()(CR S RC A S C R S A S A FF +-++=与其标准传递函数对比，可求的：01A R R A ab F =+=，RC 10=ω，)2(21F A Q -= 该电路的优点是：当调整R b 与R a 相接近时（即A F 接近2），陷波作用明显。
只要保持R b ≤R a 的条件，调整其比值大小，就可控制输出幅度及Q 值，而改变R （或C ）即可调整中心频率，两者互不影响。
5设计有源滤波器要点设计有源滤波器时，首先明确滤波器的传递函数；然后选择出有源滤波器的电路结构；最后确定出电容、电阻参数及集成运算放大器的型号。
对于电阻、电容的选择，一般要选用精度高、稳定性好的金属膜电阻和聚苯乙烯等电容。
对于集成运算放大器的选择应根据滤波器的要求来决定，运算放大器的主要参数对滤波器的性能主要影响为：（1）直流失调量（U IO、I IO、I B）对于高通、带通滤波器影响很小，它主要对低通影响大。
消除其影响一般通过精心调零、两输入端直流电阻匹配以及选用低漂移运放等措施。
（2）由于受运算放大器的增益带宽积的影响，随着工作频率的升高运算放大器的开环电压放大倍数将下降，这势必会改变滤波网络传递函数的零、极点分布，使得ω0和Q值发生变化。
所以，尽量选用增益带宽积大的运放。
目前运算放大器组成的滤波电路还仅限于低频范围内应用。
（3）在大信号下工作时，运算放大器的转换速率S R限制了滤波器的最大不失真输出幅度，工作频率越高，不失真输出幅度越小，所以在工作频率较高时，也应选用转换速率较高的运放。
3.6.3V/F、F/V转换电路V/F转换电路所实现的功能是输出信号的频率f与输入电压V i成正比；F/V转换可以实现频率到电压转换，使输出电压V0与输入频率f i成正比。
目前实现V/F、F/V转换的方法很多，常见的是通过专用集成电路完成，有AD公司的ADVF32、AD537、AD650、AD651，NS公司的LM131、LM231、LM331等。
下面重点介绍AD650的使用方法。
1AD650集成器件的特点AD650是美国AD公司生产的单片V/F、F/V转换集成电路，可精密实现V/F、F/V的变换，其主要特点有：(1)满度频率高（可达1MHz）(2)非线性误差小。
在满度10KHz时，非线性误差小于0.002%，在100KHz满度时，非线性误差小于0.005%，在1MHz满度时，非线性误差小于0.07%。
(3)输入电压范围宽。
即可输入单极性电压，也可输入双极性电压或差分电压。
(4)采用集电极开路输出。
输出端经上拉电阻接5V~30V电源，可与CMOS、TTL电路兼容。
(5)电源电压范围宽，功耗低。
允许±9V~±18V供电。
(6)可以实现V/F变换，又能作F/V变换。
其管脚排列及功能如3.6.10图所示。
OUT V -Vs C1FoutC2GND D GNDA +VsTr1Tr2图 3.6.102 AD650实现V/F 转换电路AD650在构成V/F 转换电路时,其输出频率与输入电压的关系为：FC R V f ININ OUT 111104.4-⨯+=设计V/F 转换电路，就需要确定四个元件参数。
输入电阻R IN ，定时电容C 1，积分电容C 2，上拉电阻R 2。
对于R 2的选择，应使流过输出三极管的电流小于8mA 。
输入电阻R IN 和定时电容C 1决定了满度频率和输入电压范围，同时也决定了输出非线性度大小，C 1越大，输入电流越小（R IN 大），线性度越好。
例如在要求满度100KHz （0~10V ）时，选取R IN =20k Ω，C 1=620pF 有最低的非线性失真。
另外，若输入电压范围改变，R IN 应成比例改变，如输入电压0~10V 时，R IN 选取100k Ω，那么输入电压变为0~1V ，则R IN 选取10k Ω；输入电压变为+10V~-10V 时，R IN 应选取200k Ω。
积分电容的选择，一般为：)(10max42F f C -=在输入0~10V 的情况下，定时电容的选择可参考图3.6.11。
图 3.6.11（1）单极性正输入电压V/F转换电路图 3.6.12（2）单极性负输入电压V/F转换电路该电路在输入电压-10V~0V范围内，对应输出频率为100kHz~0kHz。
图 3.6.13（3）双极性输入电压V/F转换电路该电路在输入电压为-5V~+5V时，对应的输出频率范围为0~100kHz。
图 3.6.14（4）高频V/F转换电路由AD650构成的0~1MHz输出的U/F转换电路如图3.6.15所示。
R IN由较小的可调电阻R1和固定电阻R2组成，选取R IN的原则是要确保I IN在0~6mA的范围内。