有效值檢測設(shè)計總結(jié)

　　一、模塊設(shè)計要求：

　　檢測交流信號的有效值并以直流信號輸出。設(shè)計要求盡量提高精確度，減小頻率的影響。

　　二、模塊完成情況：

　　工作電壓為正負5V的雙電源，能夠?qū)崿F(xiàn)各種波形的真有效值檢測，但高頻率信號和小信號（小于20mv）的檢測沒能實現(xiàn)。當輸入頻率低于1KHz的正弦波時輸出的還是正弦波而不是一條直線，且輸出波形的頻率為信號源的兩倍！

　　三、模塊涉及的理論知識：

　　根據(jù)有效值的定義，在一個信號周期內(nèi)，通過某純阻負載所產(chǎn)生的熱最與一個直流電壓在同一負載上產(chǎn)生的熱量相等時，該直流電壓的數(shù)值就是交流電壓的有效值。數(shù)學表達式如下所示：

　　式中的T是交流信號的周期，u（t）為電壓。根據(jù)定義它是被測量的均方根值。一般對有效值的測量時利用二極管的單向?qū)щ娦?，?gòu)成整流電路，如半波整流、全波整流、橋式整流等，將交流信號整流成直流信號，再通過電容或電感濾波，最終得到的是平均值形式，根據(jù)平均值與有效值確定的系數(shù)關(guān)系，通過平均值將有效值表示出來。（系數(shù)關(guān)系如下表）

　　事實上無論是半波整流、全波整流、還是橋式整流，他們的整流精度都不高所轉(zhuǎn)換后的有效值誤差很大。因為而二級管的非線性回產(chǎn)生很大的誤差，而當小信號的時候，因輸入信號小于二極管的門檻電壓，電流基本過不去，其轉(zhuǎn)換誤差更嚴重。而當輸入信號不是標準波形而是有失真的信號時也會產(chǎn)生誤差。

　　檢波電路

　　圖為檢波電路。差動變壓器將位移量轉(zhuǎn)換成電壓信號，測量信號幅值或有效值再進行數(shù)據(jù)處理，便可得到相應(yīng)的位移值。對于有效值的檢測，選用真有效值測量芯片AD637實現(xiàn)。平均電容C1設(shè)定平均時間常數(shù)，并決定低頻準確度，輸出紋波大小和穩(wěn)定時間。信號經(jīng)放大后輸入到AD637進行有效值檢波，兩電位器分別進行調(diào)零和調(diào)幅，以使AD637的輸出更準確。

　　有效值檢測模塊

　　采用高精度、高帶寬的真有效值檢測器件AD637。輸出直流約有0．1 V的波紋．對小信號的測量存在很大誤差。系統(tǒng)有效值檢測模塊后接一級截止頻率為10 Hz的低通濾波器，濾除直流信號的波紋。即使在最小的有效值，檢測幾乎沒有誤差。如圖所示。