电子毫伏表整流系统探究及研究

《电子毫伏表整流系统探究及研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、电子毫伏表整流系统探究及研究【摘要】交流测量机构中，采用整流的方法将交流电压转换成直流电压，然后用直流系电表或A/D转换、数字显示等,在现代测量仪表中使用越来越广泛。本文对电子毫伏表的交-直转换电路进行了一些研究与探讨，发现在测量较大电压时数据正常，而在测量较小电压时出现误差较大。经过对电路中起整流作用的二极管进行分析，将错二极管替换硅二极管并进行实验，效果得到改善，测量误差减小，测量范围扩大，具有一定的现实意义。【关键词】测量机构；交-直转换电路；运算放大器；反相比例运算；误差；实验数据。一、问题的提出在电子毫伏表中，测量机构均釆用直流系统，在测量交流电压或电流时，采用交-直转换

2、电路来完成，再进行A/D转换、数字显示。对于交-直转换电路，普通指针式万用表采用一个二极管半波整流即完成，它测量范围小，精度差，只能测量IV以上电压，因为IV以下进入二极管非线性特性区，测量误差无法控制。而在在电子毫伏表中，为了提高测量范围与精度，交-直转换电路采用了两个运放组成的交-直电压平均值转换器，测量范围可达到lOOmV以上电压。随着电子技术应用领域的不断扩展，100mV以下电压也经常要进行精确测量，必须对测量电路进行改进，以满足不断发展的需要。二、交-直电压平均值转换器电路原理与误差原因分析1.电路原理1）方框图结构与电原理图见图12）电路组成本电路主要由两个部分组成，即

3、运放ICA和ICB。如图3A所示运放ICA是一个带有半波整流意义的反相比例运算放大器，比例Rf/Rl=loR1为输入电阻，R2为反馈电阻，R3为平衡电阻，VD1与VD2为整流二极管。如图3B所示运放ICB是一个两路输入、反相加法比例运算放大器，经R7输入的比例关系为：R6/R7=20K/20K=l,经R4输入的比例关系为：R6/R4=20K/10K=2oC3是为消除运放工作中可能产生的自激振荡现象而接入的消振电容，RP1是调整反馈深度电位器。RP2是为减小零漂而设置的调零电位器，R8、R9是提高调整精度电阻，R5为平衡电阻。C2是滤波电容，其作用是将整流输出的脉动直流电压转换成平滑

4、的直流电压。3）电路原理AC端输入为正半周时：传输的路径有两路：其一是C1—Rl—ICA—UOl—R4—ICB—U0；其二是Cl-*R7-*ICB-*U0oICA输出U01为负，输入"一”端为"虚地"0电位，所以VD1截止，VD2导通，电流由R1-*R2-*VD2-*B（输出）。ICB输出U0为两路输入、反相加法比例运算放大。AC端输入为负周时：ICA输出U01为正，输入“一”端为“虚地”0电位，所以VD1导通，VD2截止，电流由B（输出）一VDl-Rl。U01=0,实际ICB输出U0为：负半波信号实际传输的路径是C1-R7-ICB-U0。4）产生误差原因由于AC端输入为正半周时，

5、VD1截止，VD2导通，电流由R1-R2-VD2-B（输出）。U01与UB实际上差一个二极管正向压降UVD2,在输入电压较高时，即UB二U01+UVD2=-（Ui+0.7V）,而在输入电压较低时，进入二极管死区电压时，则会出现VD2截止，输出波形失真将C2断开后看到的输出电压波形如下图所示：tl-t2即为进入二极管死区后产生的波形失真。而在AC端输入为负半周时，由于VD1导通，UB实际上也不等于0,应该为二极管正向压降0.7V,但VD2截止，所以U01=0o如图4所示再输入电压为100mv时，波形出现全波整流中两个半波不统一的失真现象。在实际电路中，RP1就是为了弥补误差而设置的，

6、可调节反馈深度来使输出电压与输入电压在某个调试值时一致。但实际情况是被测电压Ui越小，误差就越大。1.改进方法探讨将硅二极管换成错二极管进行整流是一个切实可行的方法，将大大降低误差。1)错二极管错二极管(DO-7玻璃封装)1N60P(2-1K60)VR：40V,Cj：lpF；1N60(1K60)VR：40V,Cj：lpF；1N34A(1K34A)VR：40V,Cj：lpF。错二极管压降一般都在0.2v-0.4vo2)猪、硅两种材料二极管的比较由两种二极管的特性曲线可以看出：①错二极管正向在0.2V就开始有电流了，而硅二极管要到0.5V才开始有电流,就是开始导通时的电压不同，错管小，

7、硅管大；②开始导通后，猪管电流增大得慢，硅管电流增大得快。以上两点也可以总结为，在电流相同时，错管的直流电阻小于硅管的直流电阻；但是硅管的交流电阻小于猪管的交流电阻。小电流硅二极管的正向压降在中等电流水平下，约0.6〜0.8V；猪二极管约0.2〜0.3Vo大功率的硅二极管的正向压降往往达到lVo3)实验结果表1列出了使用硅二极管1N4148与错二极管1N60P在交-直流转换电路中的测量结果。三、结论从上述分析与实验结果可以得出：用错二极管替代硅二极管在交-直流转换电路