[拼音]：shuzi dianyabiao

[外文]：digital voltmeter

用于测量电压的数字仪表。在科学研究或工业测试中，当需要对电压进行快速而准确的测量时，均使用这种电表。

数字电压表的类型很多，其输入电路、计数电路和显示电路基本相似，只是电压－数字转换方法不同。常见的直流电压－数字转换方法有：V-T转换法；V-F转换法和逐位逼近法。

利用这 3种方法制成的数字电压表的主要技术性能和适用场合见表。数字电压表的测量误差最小约为百分之几。测量交流电压，只需增加一个转换器，将被测交流电压转换成直流电压后再进行测量。

V-T转换法

将被测电压U_x转换成与之成比例的时段t_x，由计数器对时段Δt_x内标准脉冲的计数来反映被测电压的大小。V-T 转换法又可分为线性电压扫描法和双斜积分法。

（1）线性电压扫描法：其原理框图见图1a。

将线性扫描电压源产生的由负值上升、斜率为α的线性电压U_x分别送至两个电压比较器。在U_x经过零值和经过被测电压值U_x的瞬间(图1b)，两个电压比较器分别产生电压脉冲P_a和P_b。P_a用于开启控制门，P_b用于关闭控制门。电压U_x就转换成与之成比例的控制门开启的时段Δt_x。在时段Δt_x内，标准脉冲发生器发出的周期为τ_x的标准脉冲通过控制门，由计数器计数。设计数器记录所得脉冲数为X，因已知α和τ_x值，由公式U_x=αΔt_x=ατ_xX，即可求出被测电压U_x。线性电压扫描法较简单，但抗干扰能力差。如当被测直流电压U_x带有交流干扰信号时，关闭控制门的时刻就会发生波动，从而造成误差。

（2）双斜积分法：一种较好的V-T转换方法，其原理框图见图2a。先以有源积分电路对被测电压U_x在固定时段T₀(图2b)内积分， 获得输出电压－U。然后将积分电路接至基准电压-U_x，给出电压脉冲P_a去开启控制门。基准电压的极性与U_x相反，当积分电路的输出电压上升至零值的瞬间，零电压比较器给出电压脉冲P_b去关闭控制门。因此，控制门的开启时段为上述对－U_x的积分时间Δt_x。由于U_x、U_x均是恒定的，所以U_xT₀-U_xΔt_x=0，或U_x=(U_x/T₀)Δt_x。公式中U_x和T₀是给定的，因而时段Δt_x与被测电压U_x成比例。若计数器记录周期为τ_x的标准脉冲数为x，则U_x＝(U_x/T₀)τ_xx，即x与被测电压U_x成比例。如果T₀取干扰信号周期的整数倍，则在对U_x积分的时段内干扰信号的积分值为零。这使双斜积分法具有优良的抗干扰性能。

V-F转换法

将被测电压U_x转换为与它成比例的频率，然后用测量频率的电路（见数字频率表）进行测量，并以数字显示测量结果。采用电量动态平衡法来实现V-F转换，其原理框图见图3a。

这种方法也利用积分电路，但U_x始终接入，而-U_x 只在积分电路的输出电压-U达某一阈值-U ₀时，由电压比较器发出触发信号后才接入。-U_x 每次接入的时间T_x极短暂，仅使-U暂时回升。在T_x之后，输出电压-U又逐渐下降至阈值电平-U₀，而-U_x又一次短暂接入。如此循环下去，积分电路输出电压形成如图3b所示的波形。若在某一时段T 内进行考察，此时段内U_x对积分电路的充电作用为-U_x的x次放电作用所平衡，因而有U_x-xT_xU_x=0，或U_x＝U_xT_x(x/T)。由于x/T具有频率的量纲，用测频率电路测定x/T，所得结果即与U_x成比例。若使T为干扰信号周期的整数倍， 则也能有效地抑制干扰。

逐位逼近法

此法与用砝码在天平上称量质量相仿。标准电压源产生一列由大到小的标准电压，相当于不同大小的砝码，因而称之为“电压砝码”。先以最大的“电压砝码”与被测电压U_x进行比较。若大于U_x，则换以较小的进行比较；反之，则保留这个电压砝码，并再补加较小的“电压砝码”进行比较。如此逐个进行下去，直至最小的一个“电压砝码”参与比较后为止。此时保留下来未被更换的全部“砝码”值的总和，与被测电压U_x基本相等。各电压砝码之间为二进制关系。图中表示在比较过程中，具有权值为2³和2¹的“砝码”被撤换，而权值为2⁴、2²和2⁰的“砝码”被保留下来，最终的二进制读数为10101。设最小的“电压砝码”值为1毫伏，则被测电压U_x接近等于10101(二进制)=21(十进制)毫伏。逐位逼近法的优点是可实现极快的转换，但抗干扰能力不如前几种方法。