AD637型真有效值_直流转换器
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、测试方法为了减小整流器的非线性误差，首先使输入接地调节R5使9脚输出为0，部分测试波形图如下，在输入的正弦波频率低于1KHz以下时，输出的波形也为正弦波，但频率为信号源的两倍！这是为什么？直流输出有效值还是一样的。
AD637的简单正确使用
采用激光修正的先进工艺制造而成，一般不需加外部
调整元件。
电源电压范围宽，规定为土３～±１８ Ｖ。
１．２．３ ＡＤ６３７的工作原理
ＡＤ６３７大多采用ＤＩＰ－１４封装，其内部主要包括５部
分：（１）有源整流器；（２）平方／除法器；（３）滤波放大器；（４）
缓冲放大器；（５）偏置电路。输入电压通过有源整流器Ａ，
精度还要受限于Ａ／Ｄ转换器的量化误差、非线性误差、周
期误差¨。７。及采取的软件数字处理是否得当等因素。
考虑从硬件上直接将测量信号进行真有效值转换。
目前市面上常见的真有效值转换器的型号较多，下面以美
国模拟器件公司的产品ＡＤ６３７为代表论述通过真有效值
转换器实现高精度测鼍的可行性。
１．２．２ ＡＤ６３７的主要特点
１有效值转换电路
１．１精密整流电路 为克服上述问题，本文利用集成运算放大器的放大作
·２０·
万方数据
用和深度负反馈作用克服了二极管非线性和门槛电压带 来的信号失真，设计了一种高精度、低损耗、价格便宜的精 密整流滤波电路。其原理图如图１所示。
图１精密整流滤波电路
司的亳意墓篙差嚣是墨嚣羔淼？曼羹４４－娄主篙篆
０引
言
众所周知，在电站测试和电网检修中，所监测的交流 电压的主要参数有电压有效值（ｙ。）、平均值（１１）和峰值 （Ｖ，）。其中，唯电压有效值能够反映被测信号能量的大小， 因此测量有效值要比平均值或峰值更有实用价值¨］。
一般对有效值的测量大多是利用二极管的单向导电 性，构成整流电路，如全波整流、桥式整流等将交流电整流 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乜］。事实上无论是全波整流还是桥 式整流，它们的整流精度都不高，所转换后的有效值误差 很大。原因就是它们所采用的二极管的非线性将产生相 当大的误差，特别是当信号幅度小于二极管的门槛电压 时，电流基本上过不去，其转换误差更为严重∞］。
简易数字显示交流毫伏表 AD637
简易数字显示交流毫伏表摘要：本系统由高级模拟器件、CPLD，可实现具有自动量程转换功能的真有效值测量、交流频率测量和标准幅度可控的正弦波输出等功能。
测量部分具有高输入阻抗（R ≥2M,C<2.5pF），宽频带范围（10 HZ-5M HZ）,宽电压范围（1mV-250V）,高精度（有效值≤１％，频率<10-6）的优越性能。
可满足多方位的需要。
关键词：静电计频率计高频放大真有效值1.系统方案选择与论证1.1设计要求设计并制作一个简易数字显示的交流毫伏表，示意图如图-1所示。
图-1 简易数字显示交流毫伏表示意图1.1.1基本要求（1）电压测量a、测量电压的频率范围100Hz～500KHz。
b、测量电压范围100mV～100V（可分多档量程）。
c、要求被测电压数字显示。
d、电压测量误差±5%±2个字。
e、输入阻抗≥1MΩ，输入电容≤50pF（本项可不做测试，在电路设计中给予保证）f、具有超量程自动闪烁功能。
（2）设计并制作该仪表所需要的直流稳压电源。
1.1.2发挥部分（1）将测量电压的频率范围扩展为10Hz～1MHz。
（2）将测量电压的范围扩展到10mV～200V。
（3）交流毫伏表具有自动量程转换功能。
（5）其他。
1.2系统基本方案及框图根据题目要求及适当的发挥，我们的硬件电路主要包括输入信号的有效值测量、输入信号的频率测量。
其中前两者构成一个测量系统。
测量系统包括：信号调理模块、A/D，D/A模块、信号真有效值转换模块、CPLD频率测试模块、算法控制器模块、键盘显示模块、语音播报及打印模块、电源模块等。
图-3所示。
为实现各模块的功能，分别作了几种不同的设计方案并进行了论证，我们选取了较好的方案实现。
图-3 测量系统框图1.2.1各模块方案选择和论证（1）有效值测量部分：方案一：用分立元件搭焊高频放大电路，用精密整流电路测量输入信号的真有效值。
这种方案成本较低。
但是这种电路结构复杂，调试困难，精度低，温漂大，稳定度低。
ad637工作原理
ad637工作原理AD637是一种带有直接数字输出的宽动态范围（WDR）功率谱密度（PSD）估计器，它用于从输入信号中提取能源。
它基于高速V / V放大器技术和积分器电路，可以将信号的功率谱密度测量到22位有效位。
它还可以测量宽带信号，如噪声信号，具有高线性度和低误差。
下面将详细介绍AD637的工作原理：1. 高速V / V放大器在AD637中，V / V放大器被用来降低输入信号噪声，并增加输入信号的保真度。
V / V放大器具有高速和宽带特性，能够实现高级别放大和高速增益控制。
在AD637中，它被用来放大输入信号和交流耦合到积分器电路。
2. 积分器电路积分器电路由两个交流耦合的积分器组成。
积分器电路中的每个积分器都包含一个电容和一个电阻，其中电容用于存储电荷，而电阻用于限制电流。
输入信号被积分器电路分离，并分为交流分量和直流分量。
交流分量被存储在电容器中，并通过电阻放电。
电容器的电压与输入信号的交流分量成正比例关系，而电阻的阻值确定了放电时间常数。
这样就可以轻松地计算出输入信号的功率谱密度。
3. 总放大和数字输出AD637中的香农采样器用于将积分器电路的输出数字化，并将数字输出到转换器中。
转换器可以将数字输出转换为电压或电流输出。
这种数字化技术可以大大提高测量效率和精度，并且输出用于数字数据处理，例如将信号整合到DSP器中。
总之，AD637通过高速V / V放大器技术和积分器电路从输入信号中提取能量，实现了高线性度和低误差的宽动态范围功率谱密度估计。
它的数字化技术还可以使数据处理更加高效。
因此，AD637广泛应用于无线通信、医疗诊断和科学研究等领域。
AD637简介
AD637: 高精度、宽带均方根直流转换器PRODUCT DESCRIPTIONAD637是一款完整的高精度、单芯片均方根直流转换器，可计算任何复杂波形的真均方根值。
它提供集成电路均方根直流转换器前所未有的性能，精度、带宽和动态范围与分立和模块式设计相当。
AD637提供波峰因数补偿方案，允许以最高为10的波峰因数测量信号，额外误差小于1%。
宽带宽允许测量200 mV均方根、频率最高达600 kHz的输入信号以及1 V均方根以上、频率最高达8 MHz的输入信号。
与ADI公司以前的单芯片均方根转换器一样，AD637也为用户提供辅助dB输出。
均方根输出信号的对数通过一个单独引脚输出，支持直接dB测量，可用范围为60 dB。
用户利用外部编程的基准电流，可以选择0 dB基准电压与0.1 V至2.0 V均方根范围内的任何电平相对应。
不使用均方根功能时，用户借助AD637的片选连接可以将电源电流从2.2 mA降至350 μA。
对于低功耗至关重要的远程或手持式应用，利用此特性可以方便地实现精密均方根测量。
此外，当AD637关断时，输出进入高阻态。
这一特性还允许将多个AD637连在一起，构成一个宽带真均方根多路复用器。
AD637的输入电路受到保护，可以承受高于电源电平的过载电压。
如果电源电压丧失，输入信号不会损坏输入端。
AD637在商用温度范围（0°C至70°C）内提供J和K两种精度等级，在工业温度范围（−40°C 至+85°C）内提供A和B两种精度等级，在−55°C至+125°C温度范围内提供S精度等级。
所有等级均提供14引脚SBDIP、14引脚CERDIP和16引脚SOIC_W密封封装。
AD637可计算任何复杂交流（或交流加直流）输入波形的真均方根值、均方值或绝对值，并提供等效直流输出电压。
波形的真均方根值与信号功率直接相关，因此比平均整流信号更有用。
AD637原理图用法实测数据
说明：该文档包含AD637原理图，正弦波，方波，锯齿波实测数据问题：偏置调节电位器R1无明显调节作用，估计原因，由于接入限流电阻R2为1M,过大。
与内部电阻分压后，输出运放的电压几乎为零，所以偏置调节无效，具体内部电路如下图所示。
（注：由于手里就一个芯片，不敢改小限流电阻，怕烧坏芯片，因为紧接着就要使用该模块，且对使用的影响不大，所以留待后者实验。
若有发现请百度私信我）一、原理图二、实测数据1、正弦波真有效值转换（Vpp=2V,Vp=1V）频率/HZ 理论值/v 4位半测量值/v 转换值/v1 0.707 0 0.51715 0.707 0.7654 0.686410 0.707 0.7234 0.696350 0.707 0.7041 0.698860 0.707 0.7037 0.698680 0.707 0.7029 0.698100 0.707 0.7021 0.6975200 0.707 0.7019 0.6975300 0.707 0.7018 0.6975400 0.707 0.7017 0.6976500 0.707 0.7015 0.69771K 0.707 0.7008 0.697750K 0.707 0.7274 0.6974100K 0.707 0.5976 0.696300K 0.707 0.0264 0.6877400K 0.707 0 0.6854500K 0.707 0 0.6831700K 0.707 0.68041M 0.707 0.67675M 0.707 0.58368M 0.707 0.40062、方波：Vpp=2V,f=50HZ 理论值：1V VOUT= 0.9895V3、锯齿波：Vpp=2V,f=50HZ 理论值：0.5774V VOUT= 0.5702V。
基于AD637高精度真有效值可测频率的数字交流毫伏表设计
基于AD637高精度真有效值可测频率的数字交流毫伏表设计黎扬欢;郭嘉敬
【期刊名称】《数字技术与应用》
【年(卷),期】2015(000)007
【摘要】本设计是基于AD637[1]电路的交流数字毫伏表电路设计。
该毫伏表是基于真有效值转换（True RMS-to-DC Converter）技术,以真有效值转换集成芯片AD637为核心,以微控制器（MCU）STC12C5A60S2[2]为量程转换控制,以MCU自带的8路10位分辨率串行A/D转换器为模数转换,通过LCD显示,并辅以必要的外围电路设计而成。
数字交流毫伏表系统主要由MCU控制模块、程控放大器模块、真有效值转换模块、频率测量模块、电压数字和频率数字显示模块等组成,并且能够根据实际交流电压输入完成相应的量程转换功能,同时使用LCD显示测试电压值和频率值。
【总页数】1页(P159-159)
【作者】黎扬欢;郭嘉敬
【作者单位】华南师范大学物理与电信工程学院广东广州510006
【正文语种】中文
【中图分类】TP311.52
【相关文献】
1.真有效值毫伏电压表的设计与制做 [J], 刘文武;段玉生;刘文鑫
2.基于AD637高精度真有效值数字电压表的设计 [J], 梁琴
3.基于AD637的直流电源纹波真有效值测量电路设计 [J], 乐珺;姚恩涛;张明伟;曹吉康
4.基于AD637高精度真有效值可测频率的数字交流毫伏表设计 [J], 黎扬欢;郭嘉敬
5.数字交流毫伏表的硬件系统设计 [J], 耿桂娟;王振
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有效值测量芯片AD637
有效值测量芯片AD637一. AD637介绍AD637是一个高精度单片真有效值转换器，可以计算各种复杂波形的真有效值。
使用简单，调整方便，稳定时间短，读数准确。
实际应用中唯一的外部调整元件为平均电容Cav，它影响到输出稳定时间、低频测量精度、输出波纹大小。
该芯片有DIP14、SOIC16两种封装形式。
二. AD637基本应用电路三.AD637技术指标1. 电源电压: ±3V~±15V2. 最大输入信号范围:电源电压±15V时： 0~7Vrms电源电压±5V时： 0~4Vrms3. 测量精度(固有精度)：AD637J/AD637A/ AD637S: ±0.5%+1mVrmsAD637K/AD637B: ±0.2%+0.5mVrms4.测量带宽V in=100mVrms: 600kHzV in=200mVrms: 1MHzV in=2Vrms: 8MHz5. 建立时间(输出稳定时间)：T=115ms/uF *Cav6. V in输入阻抗: 8KΩV out输出阻抗: 0.5Ω四.AD637输出滤波AD637的输入V in为直流时，输出V out是无纹波的直流。
当V i n为交流时，输出直流V ou t有交流纹波。
V out的基准直流值与理想值有偏差，定义为直流误差。
(直流误差+交流峰值)构成平均误差。
输入信号频率越大、平均电容Cav越大，直流误差和交流峰值越小。
下图显示了Cav=1uF时输出误差与输入正弦信号频率的关系。
为了减小低频信号的输出误差，可增大平均电容Cav。
但是增大平均电容Cav同时会增大建立时间，Cav的取值要在建立时间和输出误差间取得平衡。
交流峰值误差可通过在输出后级加入低通滤波器的方法减少，这样可减小Cav取值，加快建立时间。
五．建立时间下表是在输入60Hz交流信号下推荐的电容取值和建立时间值。
对于具体的应用，可以通过实验测定。
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仿 端悬 空 或接 高 电平 静 态 工作 电流 为 2 2 若将 C 7 进 S 端 接 低 电平 就 通 过 偏 t 电路 使 A l 〕6 3
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一
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价 比 的各 种真 有 效 值 仪 表 作 原理 与 典型 应 用
、
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本文 重 点介绍
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,
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,
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河北 机 电学 院 电子 系 教 授
进入 9 0 年 代以 来 各 种 单 片 真 有 效 值 / 直 流 (
S /以二 ) 转换器正 在
,
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的 波 形 真 有 效 值 平 均 值 均 方 值 绝 对 值 具 有 分 贝输
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、
、
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国 内外 迅 速 推 广 应 用 构 成 具 有 高性
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所 谓 真 有 效 值是 真 正 有 效 值 之 意 英
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“
”
,
文 缩 写 为 I R 州污 ( T 门 e R 为 t
n 匆a a r U
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亦 称 真 均 方根
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A D 63 7 型 真有效值 / 直流转换器
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A D 63 7
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