電壓表簡介

　　電壓表是測量電壓的一種儀器，常用電壓表——伏特表符號：V，在靈敏電流計里面有一個永磁體，在電流計的兩個接線柱之間串聯一個由導線構成的線圈，線圈放置在永磁體的磁場中，并通過傳動裝置與表的指針相連。大部分電壓表都分為兩個量程。電壓表有三個接線柱，一個負接線柱，兩個正接線柱，電壓表的正極與電路的正極連接，負極與電路的負極連接。電壓表必須與被測用電器并聯。電壓表是個相當大的電阻器，理想的認為是斷路，在并聯電路中并聯了電壓表（跟別的用電器并聯）和用電器，如果在干路中沒有其他的用電器，可以認為測量電源電壓。

　　電壓表結構分析

　　電壓表是個相當大的電阻器，理想的認為是斷路。在并聯電路中并聯了電壓表（跟別的用電器并聯）和用電器，如果在干路中沒有其他的用電器，可以認為測量電源電壓（因為并聯電路上的用電器全部享用了電源的電壓）；如果干路中還連接其他的用電器，那這個用電器就分享了部分電源電壓，那電壓表測的只能是部分電壓（連接在哪個用電器就是哪個用電器的電壓），要知道在電壓表內，有一個磁鐵和一個導線線圈，通過電流后，會使線圈產生磁場，這樣線圈通電后在磁鐵的作用下會旋轉，這就是電流表、電壓表的表頭部分。

　　這個表頭所能通過的電流很小，兩端所能承受的電壓也很小（肯定遠小于1V，可能只有零點零幾伏甚至更小），為了能測量實際電路中的電壓，需要給這個電壓表串聯一個比較大的電阻，做成電壓表。這樣，即使兩端加上比較大的電壓，可是大部分電壓都作用在加的那個大電阻上了，表頭上的電壓就會很小了。可見，電壓表是一種內部電阻很大的儀器，一般應該大于幾千歐。表頭是跟據通電導體在磁場中受磁場力的作用而制成的。

　　表內部有一永磁體，在極間產生磁場，在磁場中有一個線圈，線圈兩端各有一個游絲彈簧，彈簧各連接表的一個接線柱，在彈簧與線圈間由一個轉軸連接，在轉軸相對于電流表的前端，有一個指針。當有電流通過時，電流沿彈簧、轉軸通過磁場，電流切磁感線，所以受磁場力的作用，使線圈發生偏轉，帶動轉軸、指針偏轉。由于磁場力的大小隨電流增大而增大，所以就可以通過指針的偏轉程度來觀察電流的大小。

　　電壓表分類

　　用于測量直流電壓、交流電壓的機械式指示電表。分為直流電壓表和交流電壓表。

　　1、直流類型

　　主要采用磁電系電表和靜電系電表的測量機構。磁電系電壓表由小量程的磁電系電流表與串聯電阻器（又稱分壓器）組成，最低量程為十幾毫伏。為了擴大電壓表量程，可以增大分壓器的電阻值。例如用50微安的電流表形成250伏的電壓表時，要使分壓器與測量機構的總電阻值為250/［50×10^（-6）］=5×10^6歐=5兆歐，這相當于電壓表的內阻為20千歐/伏。為了避免電壓表的接入過多影響原工作狀態，要求電壓表有較高的內阻。用幾個電阻組成的分壓器和測量機構串聯，可形成多量程電壓表。靜電系電壓表的最低量程為幾十伏，擴大量程是靠改變電表內部結構和極間距離來達到。此外，電磁系電表的測量機構在理論上也可用于測量直流電壓。

　　2、交流類型

　　主要采用整流式電表、電磁系電表、電動系電表和靜電系電表的測量機構。除靜電系電壓表外，其他系電壓表都是用小量程電流表與分壓器串聯而成。也可用幾個電阻組成的分壓器與測量機構串聯而形成多量程電壓表。這些系的交流電壓表難于制成低量程的，最低量程在幾伏到幾十伏之間，而最高量程則約為1～2千伏。靜電系電壓表的最低量程約為30伏，而最高量程則可達很高。電力系統中用的高壓電壓表是由電壓額定量程為 100伏的電磁系電壓表，結合適當電壓變比的電壓互感器組成。由于受測量機構線圈電感的限制，電磁系電壓表、電動系電壓表的使用頻率范圍較窄，上限頻率低于1～2千赫。電動系略優于電磁系。靜電系和熱電系電壓表的使用頻率范圍都較寬。整流式電壓表的上限使用頻率約幾千赫，但要注意，僅當交流電壓為正弦波形時，整流式電表讀數才是正確的。各系電壓表的各系電壓表的量程，使用頻率范圍、內阻以及能達到的最高準確級見表。

　　3、數顯類型

　　數顯電壓表是用模/數轉換器將測量電壓值轉換成數字形式并以數字形式表示的儀表適合環境溫度0～50℃濕度85%以下使用，在因磁場或高頻儀器，高壓火花，閃電等原因引起電壓異常時，在外部請使用電源線濾波器或非線性電阻等干擾吸收電路。

　　ICL7107組成電壓表的使用與維修

　　雙積A D轉換器ICL7107 大規模集成電路，只需要很少的簡單外圍元件，就可組成DVM數字電壓表模塊： 直接驅動三位半LED數碼管顯示。并具有自動調零、較高輸入阻抗、以及較強抑制共模、差模干擾信號的能力。因此，已廣泛應用于電流、電壓、轉速、溫度等各種物理量的測量顯示系統中。如：XMB.XWD等數字顯示報警儀、KBD饋電開關過流整定裝置等。

　　一、使用

　　由ICL7107組成的DVM模塊如圖1所示。使用者可以改變電路及某些元件參數，就可達到自己需要的顯示效果和設計要求。

　　1、改變A/D轉換顯示時間

　　由該芯片@、B腳所接電阻R1、電容C1與內部電路組成了RC振蕩電路，產生的振蕩信號經過內部四分頻后，就是A D轉換、邏輯控制的時鐘脈沖信號。模數轉換一次約4千個時鐘周期，顯示也在4千個時鐘周期時刷新一次。振蕩器產生振蕩信號的頻率fo 與上述電阻、電容的關系是f=0.45/R1Cl。可見改變電阻、電容值就可以改變模數轉換時間及顯示刷新時間。當測量變化較快的物理量時，可減小電阻或電容數值。當測量信號變化較慢時，可增大電阻或電容數值。如電容為100 pF，電阻為12 k2 時，轉換為每秒2.5次。當電阻為60 k2時，轉換顯示為每秒5次。

　　2、信號的差模輸入方式

　　大部分購買的DVM表頭，信號的輸入轉換多為共模方式。即3腳IN- 與國腳GND相連，輸入信號與電源共零線，信號從IN+端輸入。然而，輸入給模數轉換芯片的信號往往需要采用運放進行精密整流和放大，而運放一般需要提供負電源。解決這個問題，只要將輸入方式由共模改為差模輸入方式即可。具體的做法是： 將IN-與GND在印刷板上的連線切斷。信號從IN+ 端輸入，IN-端為信號模擬地。當0腳與@腳加入+6 V 電壓時，GND對IN- 就有約負3.2 V電壓，運放的電源正端接V+，負端接GND即可。這是因為ICL7107內部V+端對IN之間具有約3 V 基準電壓源，使V+端、GND端對IN- 有正負3 V 的電壓。這樣，不僅省掉一個負電源，電源結構簡單，而且采用差動輸入方式，可以對共模信號具有很強的共模抑制比。減少共模干擾信號的影響。

　　3、改變輸入轉換量程

　　如圖1所示電路參數，輸入轉換的量程為200mV。當輸入信號為199.9 mV時，表頭顯示1999。若模數轉換量程改為2 V或20 mV，這當然可以將信號衰減或放大后在輸入給ICL7107轉換顯示; 還有一種簡單的方法，就是改變積分電阻R4。這是因為積分電阻R4的大小決定二次積分速度。輸入信號Vin，積分器在固定時間間隔以Vin （C5 R4的斜率對模擬輸入信號進行積分。當R4 增大時，Vin必須增大，芯片內積分器才能在相同的時間里計相同的數，所以改變積分電阻可改變量程。如將量程改為2.0 V，R4取560 k。若將量程改為20 mV，R4可取5.6 kS。

　　二、維修

　　由ICL7107組成數字電壓表頭的檢修有幾種方法。

　　首先測量芯片各引腳的在路電壓和電阻，然后再根據測量情況，對照表1參數值，判斷是芯片還是外圍元件問題。如果芯片壞，Q腳、腳阻值往往很小。測量工作電壓時，四、四、8~@腳電壓往往偏差很大。

　　注：

　　（1）上表數據采用DT9205A數字表測量，電阻200 kO檔，電壓20 V檔。

　　（2）@一0管腳驅動數碼管，亮為1.8 V，暗為5 V.