交流电压表
用于测量电路任意两点之间交流电压的仪器称为交流电压表。如果交流电压表包含整流器,则称其为基于整流器的交流电压表。
直流电压表仅测量直流电压。如果要使用它来测量交流电压,则必须遵循以下两个步骤。
步骤1 - 使用整流器将交流电压信号转换为直流电压信号。
步骤2 - 测量整流器输出信号的直流或平均值。
只需在基本直流电压表中加入整流器电路,即可得到基于整流器的交流电压表。本章将讨论基于整流器的交流电压表。
基于整流器的交流电压表的类型
以下是基于整流器的交流电压表的两种类型。
- 使用半波整流器的交流电压表
- 使用全波整流器的交流电压表
现在,让我们逐一讨论这两种交流电压表。
使用半波整流器的交流电压表
如果在直流电压表前面连接一个半波整流器,则整个组合称为使用半波整流器的交流电压表。使用半波整流器的交流电压表的框图如下所示。
上述框图包含两个模块:半波整流器和直流电压表。通过在上述框图中用相应的组件替换每个模块,即可得到相应的电路图。因此,使用半波整流器的交流电压表的电路图将如下所示。
正弦(交流)输入电压信号的有效值为
$$V_{rms}=\frac{V_{m}}{\sqrt{2}}$$
$$\Rightarrow V_{m}=\sqrt{2} V_{rms}$$
$$\Rightarrow V_{m}=1.414 V_{rms}$$
其中,
$V_{m}$是正弦(交流)输入电压信号的最大值。
半波整流器输出信号的直流或平均值为
$$V_{dc}=\frac{V_{m}}{\pi}$$
代入上述方程中的$V_{m}$值。
$$V_{dc}= \frac{1.414 V_{rms}}{\pi}$$
$$V_{dc}= 0.45 V_{rms}$$
因此,交流电压表产生的输出电压等于正弦(交流)输入电压信号有效值的0.45倍。
使用全波整流器的交流电压表
如果在直流电压表前面连接一个全波整流器,则整个组合称为使用全波整流器的交流电压表。使用全波整流器的交流电压表的框图如下所示。
上述框图包含两个模块:全波整流器和直流电压表。通过在上述框图中用相应的组件替换每个模块,即可得到相应的电路图。
因此,使用全波整流器的交流电压表的电路图将如下所示。
正弦(交流)输入电压信号的有效值为
$$V_{rms}=\frac{V_{m}}{\sqrt{2}}$$
$$\Rightarrow V_{m}=\sqrt{2} \:V_{rms}$$
$$\Rightarrow V_{m}= 1.414 V_{rms}$$
其中,
$V_{m}$是正弦(交流)输入电压信号的最大值。
全波整流器输出信号的直流或平均值为
$$V_{dc}=\frac{2V_{m}}{\pi}$$
代入上述方程中的$V_{m}$值。
$$V_{dc}=\frac{2\times 1.414 \:V_{rms}}{\pi}$$
$$V_{dc}=0.9 \:V_{rms}$$
因此,交流电压表产生的输出电压等于正弦(交流)输入电压信号有效值的0.9倍。