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1. 研究目的与意义

电压的有效值是电力系统中一个十分重要的参数，而传统的测量仪表几乎全是测量平均值，它的测量原理并不适用于有失真的正弦波、方波、锯齿波、矩形波等非正弦波波形。因此若用平均值仪表测量失真的正弦波或其他非正弦波信号，则会带来较大的测量误差。由此可见，以平均值为基础测量出的所谓有效值并不准确，这是平均值仪表的固有缺陷。然而在工业控制以及多种场合，需要一种与被测波形无关的真有效值测量手段。真有效值数字仪表可以测量任何复杂波形而不必考虑波形种类和失真度，并具有测量准确度高、频带范围宽、响应速度快等多种优势。因此本课题旨在针对交流电压源，设计一种基于AD636芯片的4量程真有效值数字电压表。该课题设计完成后，将为准确、实时地完成各种交流电压波形的真有效值的测量提供一种实用的解决方案。

2. 国内外研究现状分析

国外Clarke等人采用真有效值转换芯AD536A,AD636,AD637,AD736以及AD737完成了基本的真有效值转换电路的测试任务，实现对交流或波动直流信号到直流信号的转换；国内梁琴以AD637芯片为基础，设计了一种高精度频率范围可调式的工频数字电压表，从4个方面对外围电路进行改正，并通过改善线性和增加可调电阻减少其误差达到提高准确度的要求；彭光鑫介绍了基于AD737芯片的真有效值数字电压表的应用，并给出了实际测试中电压表的选型问题；陈仁伟等人设计了一种基于AD637的高精度转换电路，指出该转换电路具有更广的适用范围；乐珺等人基于AD637设计了一种直流电源纹波真有效值测量电路，并提出了一种由于运放带宽限制而不能准确测量纹波有效值的解决方案，将输入至AD637的纹波损失减至最小，通过滤波器补偿电路大大提高了测量结果的准确性；史延龄等人基于AD637设计了一种交流电压真有效值测量电路。

3. 研究的基本内容与计划

本课题主要内容是完成真有效值数字交流电压表的电路设计。该电压表是基于真有效值转换（TrueRMS-to-DCConverter）技术，以真有效值转换芯片AD636为核心，以高精度三位半A/D转换器为模数转换基础，通过LED显示，并辅以需要的外围电路。数字交流电压表系统主要由量程控制模块、真有效值转换模块、模/数转换模块、电压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LED显示测试电压值。课题计划包括：三月份之前，完成前期相关文献的查阅，寒假期间完场开题报告以及相关文献综述；四五月份完成电路功能模块设计与仿真，电压表性能测试以及最终测试结果的误差分析，五月份开始撰写毕业论文，修改论文直至定稿；六月份完成毕业答辩。

4. 研究创新点

本课题拟采用AD636系列单片TRMS/DC转换器,配以相应的A/D转换器和数字显示器件来构成真有效值数字仪表。AD636是美国模拟器件公司(AnalogDevices,简称AD公司)推出的系列单片TRMS/DC转换器,该芯片工作温度范围广且功耗低,单双电源供电均可。其电源电流典型值为800μA,仅为同类产品的2/3,因此很适合用于制成便携式数字仪表。用它配以相关电路设计成的电压表，集成度高、功能完善，且外围电路简单，可靠性高，也可有效降低同类型产品的成本。因此本课题研究的真有效值数字电压表实时地完成各种交流电压波形有效值的测量，这种真有效值仪表具有准确度高、响应速度快、测量面广、显示直观等优点,具有传统平均值仪表所无法比拟的优势。