模电课设 电压交流有效值测量电路设计
交流信号有效值的测量
交流信号有效值的测量交流信号有效值的测量是电子工程中常见的任务之一，它在许多应用中都扮演着重要的角色。
本文将详细介绍交流信号有效值的测量原理、常用的测量方法以及相关的仪器和技术。
一、交流信号有效值的定义和意义交流信号是指在时间上周期性变化的电压或电流。
它们通常用正弦函数来描述，具有振幅、频率和相位等特征。
对于一个周期性变化的信号，其幅值可以随时间变化，因此简单地使用峰值或峰-峰值来表示信号大小并不准确。
为了更好地描述交流信号大小，引入了有效值（RMS）的概念。
有效值是指在相同功率条件下，与直流电压或电流产生相同效果的交流电压或电流大小。
对于正弦波形式的交流信号，其有效值等于其峰值幅度除以√2。
一个正弦波形瞬时幅度为10V，则其有效值为10V/√2 ≈ 7.07V。
测量交流信号有效值对于许多应用至关重要。
在家庭用电中，我们需要测量交流电源输出的有效电压和电流，以确保电器设备的正常工作和安全使用。
在音频领域，测量交流信号有效值可以帮助我们确定音频信号的强度和音质。
准确测量交流信号有效值对于保证系统性能和安全至关重要。
二、交流信号有效值的测量原理测量交流信号有效值的原理基于功率平衡定理。
根据该定理，对于一个周期性变化的电压或电流，其平均功率等于其有效值的平方除以阻抗。
通过将周期性变化的信号通过一个恒定阻抗上的负载，并测量该负载上的平均功率，可以得到信号的有效值。
具体来说，在实际测量中，我们通常采用以下两种方法来测量交流信号有效值：1. 平方平均法：该方法是最常用且最简单的方法之一。
它基于将周期性变化的信号进行采样，并对采样数据进行平方求和后再取算术平均数。
即先对信号进行采样并得到N个采样点x1, x2, ..., xn，然后计算这些采样点的平方之和：x1^2 + x2^2 + ... + xn^2，并除以N再开平方根。
这样得到的结果即为信号的有效值。
2. 峰值检测法：该方法基于测量周期性变化信号的峰值，并用峰值除以√2来估计信号的有效值。
交流电压检测电路原理
交流电压检测电路原理
交流电压检测电路的原理是通过一系列的电路和元器件将交流电压转换为直流电流进行测量。
具体步骤如下：
1. 滤波：去除交流电压的正负半周之间的涟漪。
2. 整流：将交流电压转换为直流电压。
3. 稳压：稳定电压的大小，以保证测量的准确性。
4. 放大：将电压放大到一个合适的范围，以便于显示和读数。
5. 显示：通过数字显示屏或模拟指针来显示测量结果。
在测量过程中，需要注意选择合适的量程，以避免测量范围超过万用表的承受能力，并且要保持良好的接触和连接，以保证测量结果的准确性。
以上信息仅供参考，如果您还有疑问，建议咨询专业人士。
电压有效值测量仪设计——论文
本科毕业设计论文题目数显交流电压有效值测量仪设计系别电气与信息工程系专业测控技术与仪器班级测控XXX班学号 XXXXX 学生姓名 XXX指导老师 XXX2014年6月摘要摘要本文设计数显交流电压有效值测量仪，要将交流电压有效值的模拟量转换为数字量显示在LED显示屏上，并要求可以显示被测电压的频率；被测信号的幅度范围：1V ～2V。
设计的硬件电路使用Proteus软件仿真实现，软件程序使用Keil 软件C语言编写。
设计的数显交流电压有效值测量仪的控制系统采AT89C51单片机，信号处理器件使用A/D转换器ADC0832、通用运放芯片和7414反相器，显示器件使用共阴极LED数码管，实现该测量仪的硬件电路。
由信号发生器提供被测信号。
A/D 转换器ADC0832采集电压有效值信号实现模数转换，通用运放芯片和7414反相器将信号整形提供给单片机计算频率。
电压有效值和频率的显示由开关控制；当开关开启式LED数码管显示电压有效值，当开关闭合时LED数码管显示被测电压频率值。
仿真结果的系统功能、指标达到了课题的预期要求。
关键词：交流电压有效值，Proteus软件，单片机控制，频率测量西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）ABSTRACTABSTRACTThis paper designed digital ac voltage RMS measuring instrument, to convert ac voltage RMS analog to digital display on LED display, and demand can display the frequency of the voltage to be measured; The range of the measured signal range: 1 v ~ 2 v.Design of hardware circuit using Proteus simulation software implementation, software program using C language to write Keil software.Design of the digital display ac voltage RMS measuring instrument of AT89C51 single chip microcomputer control system, A/D converter ADC0832, opamp op-amp chip and 7414 inverter for signal acquisition device, common cathode LED digital tube to display devices, realize the hardware of the digital voltmeter.By the signal generator provides the measured signal. A/D converter ADC0832 acquisition voltage RMS signal to realize analog-to-digital conversion, opamp op-amp chip and 7414 inverter will provide to the single-chip microcomputer to calculate frequency signal of plastic.V oltage RMS and frequency of display is controlled by a switch; When the switch is open LED digital tube display voltage RMS, when the switch is closed LED digital tube display measured voltage frequency values.Simulation results of system function, indexes reach the expected requirements of subject.KEY WORDS:Ac voltage RMS,Proteus software,Single-chip microcomputer control,Frequency measurement西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）目录目录摘要 (I)ABSTRACT................................................................................................................ I V 1 绪论. (1)1.1选题的目的意义 (1)1.2国内外研究综述 (1)1.3毕业设计（论文）所用的方法 (2)2 系统方案设计 (3)2.1设计思路 (3)2.2设计方案 (5)3 硬件电路设计 (7)3.1时钟电路 (7)3.2复位电路 (8)3.3显示选择电路 (8)3.4显示电路 (9)3.5电压采集电路 (10)3.6频率采集电路 (11)3.7总设计原理图 (11)4 软件设计 (13)4.1 主程序流程图 (13)5 软件仿真 (15)5.1调试与仿真 (15)5.1.1 仿真软件简介 (15)5.1.2 仿真步骤 (18)5.2仿真与误差分析 (18)5.2.1 仿真 (18)6 结论 (21)参考文献 (23)附录1 程序C语言代码 (25)附录2 外文翻译 (31)西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）VI1 绪论1 绪论1.1 选题的目的意义数字电压表(Digital Voltmeter)简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量(直流输入电压)转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。
电压电流的有效值测量
电压电流的有效值测量1. 介绍电压（Voltage）和电流（Current）是电路中最基本的参数，对于电路的分析和设计具有重要的意义。
在实际应用中，我们通常关心电压和电流的有效值，它们反映了电压和电流的平均功率。
本文将详细介绍电压电流有效值的测量方法和相关知识。
2. 电压电流的概念电压是指电位差，在电路中表示为V，单位是伏特（V）。
它代表了单位正电荷在电路中所具有的能量。
电流是指电荷在单位时间内通过某个截面的量，在电路中表示为I，单位是安培（A）。
它代表了单位时间内通过截面的电荷量。
3. 电压电流的波形在实际应用中，电压和电流都是随时间变化的，通常呈现为连续的波形。
例如，交流电压和交流电流的波形为正弦函数。
正弦波的周期T表示一个完整的波形所经历的时间，频率f表示每秒钟所发生的周期数，频率和周期之间有如下关系：f=1/T。
4. 电压电流的峰值电压和电流的峰值是表示它们最大值的指标，在实际测量中非常重要。
对于正弦波，峰值等于有效值（约等于0.707）乘以根号2。
例如，220V交流电压的峰值约等于311V。
5. 电压电流的平均值电压和电流的平均值是在一个完整周期内所有值的总和的平均值。
对于正弦波，平均值为0。
因此，对于交流电压和电流的分析，通常使用的是有效值，即RMS（Root Mean Square）值。
6. 电压电流的有效值电压和电流的有效值是表示其平均功率的指标。
对于正弦波，有效值等于峰值乘以约0.707。
例如，220V交流电压的有效值约为155.7V。
7. 电压电流有效值的测量方法测量电压和电流的有效值有多种方法，下面介绍两种常见的测量方法。
方法一：使用示波器测量示波器是一种用于显示电压和电流波形的仪器，通过示波器可以直接读取波形的峰值和有效值。
示波器通常配备有测量功能，可以在显示屏上直接测量出电压和电流的有效值。
方法二：使用万用表测量万用表是一种常用的电工仪器，可以测量电压、电阻、电流等多种参数。
(完整word版)交流检测真有效值芯片原理介绍及实用电路
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。
电压测量课程设计
电压测量课程设计一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握电压的定义、测量方法以及相关原理；技能目标要求学生能够使用电压表进行测量，并能够对测量结果进行分析和处理；情感态度价值观目标要求学生培养对科学的兴趣和好奇心，增强实践操作的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括电压的定义、测量方法和相关原理。
首先，介绍电压的基本概念和单位，通过实例让学生理解电压在实际生活中的应用。
然后，讲解电压的测量方法，包括使用电压表进行测量的方式和注意事项。
最后，探讨电压的相关原理，如欧姆定律等，并通过实验让学生进行验证。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法。
首先，通过讲授法向学生传授电压的基本知识和测量方法。
然后，通过讨论法让学生进行思考和交流，培养他们的批判性思维和创新能力。
接下来，通过案例分析法让学生分析实际生活中的电压问题，提高他们的应用能力。
最后，通过实验法让学生亲自动手进行电压测量，增强他们的实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，将选择和准备适当的教学资源。
教材将是主要的教学资源，用于向学生提供 voltage 的基本知识和测量方法。
参考书将用于提供更多的案例和实例，帮助学生更好地理解电压的应用。
多媒体资料将用于展示实验过程和测量结果，使学生更直观地了解电压的测量。
实验设备将是重要的教学资源，用于让学生进行实际操作，培养他们的实践能力。
五、教学评估为了全面反映学生的学习成果，将采用多种评估方式。
平时表现将占一定比例，通过观察学生的课堂表现、提问回答等来评估他们的学习态度和参与度。
作业将作为学生学习效果的重要体现，要求学生按时完成并提交。
考试将用于评估学生对电压知识的掌握程度和应用能力。
评估方式应客观、公正，能够全面反映学生的学习成果。
六、教学安排教学进度将根据学生的实际情况和需要进行调整。
交流电路参数的测量实验报告
交流电路参数的测量实验报告交流电路参数的测量实验报告引言：交流电路参数的测量是电工学中的重要实验之一。
通过测量电流、电压、功率等参数，可以对交流电路的性能进行评估和分析。
本实验旨在通过实际测量，了解交流电路中的不同参数，并掌握相应的测量方法和技巧。
实验设备和仪器：1. 交流电源：提供稳定的交流电源，用于实验电路的供电。
2. 万用表：用于测量电流、电压等参数。
3. 示波器：用于观察交流信号的波形和频率。
4. 电阻箱：用于调节电阻值，改变电路的阻抗。
5. 电容箱：用于调节电容值，改变电路的容抗。
6. 电感箱：用于调节电感值，改变电路的感抗。
实验一：测量交流电路中的电流在实验中，我们首先测量了交流电路中的电流。
通过接入万用表，可以直接测量电路中的电流值。
在测量过程中，我们发现交流电路中的电流呈正弦波形，且幅值随时间变化。
通过示波器的观察，我们可以清晰地看到电流波形的周期性变化。
实验二：测量交流电路中的电压接下来，我们对交流电路中的电压进行了测量。
通过接入万用表，可以直接测量电路中的电压值。
与测量电流类似，交流电路中的电压也呈正弦波形，并随时间变化。
通过示波器的观察，我们可以看到电压波形的周期性变化，并且与电流波形存在一定的相位差。
实验三：测量交流电路中的功率在实验中，我们还测量了交流电路中的功率。
通过测量电压和电流的乘积，可以得到交流电路中的功率值。
通过实验我们发现，交流电路中的功率不仅与电压和电流的幅值有关，还与它们之间的相位差有关。
当电压和电流的相位差为零时，功率达到最大值；当相位差为90度时，功率为零。
实验四：改变电路参数的影响在实验中，我们还改变了电路中的电阻、电容和电感值，观察了它们对交流电路参数的影响。
通过实验我们发现，改变电路中的电阻值可以改变电路的阻抗，从而影响电流和电压的幅值；改变电路中的电容值可以改变电路的容抗，从而影响电流和电压的相位差；改变电路中的电感值可以改变电路的感抗，从而影响电流和电压的相位差。
模拟电路技术基础实验
模拟电路技术基础实验引言模拟电路技术是电子工程领域中的基础知识之一。
在模拟电路技术实验中，我们可以通过实际搭建模拟电路以及对电路参数进行测量和分析，来加深对模拟电路理论的理解，培养实际动手能力和解决问题的能力。
本文将介绍几个常见的模拟电路技术基础实验。
实验一：直流电压测量实验目的通过搭建简单的直流电压测量电路，学习使用万用表测量电压的方法，掌握万用表的使用技巧。
实验步骤1.按照电路图连接电路。
将直流电压源的正极连接到一个电阻上，然后将电阻的另一端连接到万用表的红色测试线上，将万用表的黑色测试线接地。
2.打开直流电压源，调节电压源的电压值，然后使用万用表测量电压。
实验结果与分析根据测量结果，我们可以得知电路中的电压值。
通过多次测量，可以观察到电压源输出的电压值的稳定性。
同时，我们还需要注意万用表的量程选择，避免超过量程而损坏万用表。
实验二：交流电压测量实验目的通过搭建交流电压测量电路，学习使用示波器测量交流电压的方法，了解交流电信号的特点。
实验步骤1.按照电路图连接电路。
将交流电源的正负极分别接入示波器的通道一和通道二上。
2.打开示波器，调节示波器的电压和时间的参数，观察示波器上的波形。
实验结果与分析通过示波器观察到的波形，我们可以了解到交流电信号的振幅、频率、相位等信息。
同时，我们还可以通过示波器进行幅度补偿、时间调节等操作，以得到更清晰的波形图。
实验三：电桥测量实验目的通过搭建电桥测量电路，学习使用电桥测量电阻和电容的方法，了解电桥的工作原理。
实验步骤1.按照电路图连接电路。
将待测电阻/电容接入电桥电路中，通过调节电桥的参数（如电阻箱、电容箱）使得电桥平衡。
2.通过读取电桥上的参数值，计算出待测电阻/电容的数值。
实验结果与分析根据电桥的平衡条件，可得到待测电阻/电容的数值。
电桥的平衡条件是通过比较两个电桥臂的电阻、电容值来实现的，因此电桥测量在一定范围内有较高的精度。
结论通过以上三个实验，我们通过实际动手操作，掌握了直流电压测量、交流电压测量和电桥测量的方法。
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武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计 1 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 2 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
1 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。 武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计
2 1. 系统总体设计
1.1 设计方案 设计方案：将设计电路分为，电压比较模块，LED分段显示模块共三块可达到基本要求。 AC-DC转换模块：通过交直流转换电路将输入的交流电压转换成相对较稳定的直流电压。 电压比较模块：将整流后得到的直流电压通过正向输入但门限电压比较器，可比较输入交流电压有效值的大致范围。
LED分段显示模块：当输入电压有效值大于设定的门限值时，输出正向电压，可使电路中的LED灯发光，并通过发光数量来显示电压有效值的大致范围。
1.2 电路流程图
图1 电路系统流程图 2.各模块方案及电路参数
2.1 AC-DC转换模块 2.1.1电路方案 AC-DC转换模块采用单相桥式全波整流电路，该电路结构相对简单，用二极管整流桥，电容滤波就可以组成，方便安装，而且成本较低。但该电路输出电压的有效值有较大的差距，再加上二极管导通时存在的压降，使该电路输出的电压有效值误差非常大，因而在接下来的设计中要考虑如何消除此误差。
输入交流电压 AC-DC转换 电压比较电路 LED灯显示电
压有效值范围 武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计
3 2.1.2电路参数 对于整流电路，要求电压峰峰值小于10V，则二极管所承受最大反压 VVVRM102 (式1) 因此，选用1N4001为整流二极管即可。由于整流桥型号无法确定，所以采用4个1N4001二极管自行组装成整流桥。
对于滤波电路，为得到较为平滑的输出电压，要求放电时间常数
2）53(dTCRL （式2） 由于输入交流电压周期T为0.02s，而为了较好的滤波效果，此处采用100uF电容即可。同时为保护电路各元件，要求输出电流要小一点，故负载选用200k电阻。
2.1.3电路原理图
如图（a）为整流滤波电路的电路原理图。
图2 AC-DC转换电路原理图 当输入电压波形如图（b）是，经过二极管整流后可得到（c）图所示波形，在经过电容整流后可以得到脉动小的直流电压，必行如图（d）所示。
图3 整流滤波过程波形图 （a） （b） （c） 武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计 4 2.2电压比较模块
2.2.1电路方案 该模块采用单门限同相输入电压比较电路，其工作原理：当同向输入端的电压值小于反向输入端的基准电压值时，电压比较器输出为-VCC(-8V)，反之则为VCC(+8V)。由于此次设计任务要求输入电压小于10V，则有效值为小于7.1V，故而设置4个不同的门限电压比较器来区分以下几个输入电压有效值范围0-2V,2-4V,4-6V,6V以上。
在整流电路无误差的情况下，门限值可设为0V、2V、4V、6V，但是输入电压进过整流后输出的有效值是有误差的，用串联方式接入4个电位器，每个电位器的分压为
)(241VVUCC (式3) 故每个电位器(门限值)可调范围为0-2V,2-4V,4-6V,6-8V，这样可以消除误差，使当输入电压有效值小于2V时，第一个电压比较器输出为正，2-4V时第二个电压比较器输出为正，4-6V时第三个电压比较器输出为正，大于6V时第四个电压比较器输出为正。
2.2.2电路原理图 如图为电压比较电路和LED显示电路，电位器调整如下可符合门限值要求。
图4 电压比较及LED显示电路原理图 武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计
5 2.3 LED分段显示电路
2.3.1电路方案 在运放输出端接上一个LED灯，当电压比较器输出端的电压为正时，可使LED灯发光，这样就可以根据灯亮的个数来判断输入电压的有效值大致范围。当输入电压有效值为0-2V时，亮1盏灯，2-4V时亮2盏灯，4-6V时亮3盏灯，大于6V时亮4盏灯。同时，为了保护LED灯不被损坏，采用500的电阻进行保护。
4.Multisim仿真 4.1 AC-DC电路仿真 如下图所（a）示，为当输入电压有效值为2.01V时的输入波形和输出波形，图（b）为滤波后得到的直流电压纹波波形
（a）