AD536真有效值数字电压表.doc

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1、ZY250V真有效值数字电压表深圳市凌雁电子有限公司        一．概述：    普通数字直流电压表自然只能测量直流电压，欲需测量交流电压必须增加AC/DC转换电路，一般的交流电压表为降低成本和简化电路，均使用简易的平均值响应交流/直流转换器。常用的平均值响应AC/DC转换器是运算放大器和二极管组成的半波（或全波）线性整流电路，这种电路具有线性度好、准确度高、电路简单、成本低廉等优点。但是这种电路是按照正弦波平均值与有效值的关系(VRMS=1.111Vp)来定义的，因此这类电表只能测量正弦波电压。    平

2、均值AC/DC转换的电压表智能测量无失真的正弦波电压，对于正弦波失真的交流电压，这类电表测量就会引起误差，更不能测量方波、矩形波、三角波、锯齿波、梯形波、阶梯波等非正弦波，利用真有效值数字仪表可准确测量各种波形的有效值，满足现代电子测量之需要。    二．真有效值数字仪表的基本原理：     所谓真有效值即为“真正有效值”之意，英文缩写为“TRMS”，有的文献也称为真均方根值，我们先回忆一下交流电压的有效值的表达式，它的定义如下：    我们对式（1）进行变换，两边平方，并令，就得到真有效值电压的另一种表达式 

3、   从（3）式即得，对输入电压依次进行“取绝对值→平方/除法→取平均值”运算，也能得到交流电压的有效值，而且这公式更有使用价值。举例说明：假如要测量一电压变化范围是0.1V-10V，平方后u2=10mV—100V，这就要求平方器具有相当大的动态范围（10000：1），这样的平方电路误差就可能超过1mV，要平方器能输出100V的电压，技术上是难以实现的。如果使用式（3）的既便于设计电路，也能保证了准确度。因此，目前大多数的集成单片真有效值/直流转换器均采用式（3）的原理而设计。    真有效值仪表的的核心器件是

4、TRMS/DC转换器。现在市场上这类单片的集成芯片很多，真有效值仪表普遍使用了这类集成电路。单片集成电路具有集成度高、功能完善，外围元件少，电路连接简单、电性能指标容易保证等诸多优点，这类芯片能准确、实时测量各种电压波形的有效值，无须考虑波形参数和失真，这些性能是平均值仪表无法比拟的。    三．真有效值TRMS应用电路简述：    图2是由AD536构成真有效值TRMS/DC转换电路，AD536内含有源整流器（绝对值电路），平方/除法电路，镜像电流源及缓冲放大器。图中的R2和R3为偏置电阻，两电阻的公共连接端

5、接到AD536的OCM，由于AD536的COM内部为CMOS电路，阻抗较高，流经COM端的电流仅为数uA。C1为输入隔直电容，CAV为平均电容，它与内部的电阻r（25kΩ)构成低通滤波器，以获得平均值电压，有效值电压通过AD536的第6脚输出。    由于电路采用了隔直电容，所以这样的电路仅适合于测量交流电，不能测量直流或变化缓慢的电压。AD536的满量程电压为7V，如果使用的AD转换器输入电压范围不匹配，应设一个电压转换电路。    四．产品介绍：    以美国模拟数字器件公司的的TRMS/DC转换器为代表产

6、品有AD536、AD537、AD736和AD737等。我工作室开发的ZY250V电压表即采用了高性能TRMS/DC芯片AD536AJ芯片，使得仪表具有准确度高，响应速度快，失真小特点。AD转换器也使用了Analog公司的12位逐次逼近式AD转换器AD574ADJ，中央处理器使用ATEML公司的AT89C2051。由于采用了高性能的器件，使得这款电压表的性能非常优越。属于高性能的真有效值电压表。可准确测量各种波形的电压，在250V(AC)量程范围，电压的分辨率理论值可达0.062V。精度优于0.2%。    右图

7、为该仪表的内部结构图