均值检波电路简介 赶紧收藏

　　 均值检波法广泛应用于万用表中交流电压、电流测量电路的 交直流转换电路中。均值检波法构建的交直流转换电路对交流信号进行半波或全波整流，再对整流输出的脉动直流信号采用积分电路得到较平缓的直流信号，直流信号的幅值就是被测信号的半波 整流平均值或全波整流平均值，再利用被测信号的半波整流平均值或全波整流平均值与有效值的关系即可计算出被测信号的有效值。

　　全波 均值检波电路输出的是被测信号绝对值的平均值（下称整流平均值），而半波均值检波电路输出的是整流平均值的1/2。

　　 波形因数是指信号的有效值与整流平均值的比值。因此，半波均值检波法交直流转换电路得到的测量结果需要乘以两倍的波形因数才是被测信号的有效值。

一、均值检波电路的最简模型

　　图1为用于交流电流测量的均值检波电路的简单模型。

图1 交流电流均值检波电路模型

　　上图为用于电流的交直流转换电路，图中二极管D1和D2构成半波整流电路，二极管D2用于保持被测回路电流的连续性，并非转换电路本身需要。当用于测量电压信号时，二极管D2可以省略。

　　当输入处于正半周时，二极管D1导通，向电容C充电，微安表得到的是经电容平滑滤波之后的直流电，当输入处于负半周时，电流从D2流过，二极管D1截止，电容电荷通过微安表内阻放电，电容电压下降。

　　电容两端的电压波形如图2所示，流过微安表的电流波形与图2电压波形相同，可见，只要输入交流电流幅值不变，流过电流表的波形非常接近一条直线。充放电电路的时间常数越大或信号频率越高，输出波形越接近直线。充放电电路的时间常数越大，当输入电流幅值发生变化时，输出响应越慢。因此，均值检波电路较适合于幅值相对稳定或变化缓慢，而频率较高的交流电测量。

图2 均值检波电路输出电压波形

　　均值检波电路通常采用电容充放电电路作为平均值电路，由于输出为整流平均值，要求电容充放电时间常数相等。

　　由图1可知，电容充放电时间常数取决于微安表内阻，充电时，微安表内阻越大，电容越大，流过微安表的电流越小，电容充电电流越大，充电越快；放电时，微安表内阻越大，电容越大，放电越慢。为了使充放电速度相同，因此，只有在微安表内阻与电容符合特定关系时，才能使充放电速度相同。

　　对于数字采样的仪表，图中微安表可用取样电阻替代。并且一般会先将电流信号转变为电压信号再作转换，半波整流的均值检波电路如图3所示。

图3 交流电压均值检波电路模型

　　图中R2一方面用于分压，另一方面也用于调整电容充电速度，以便与放电速度相等或接近。

二、实用的均值检波电路

　　事实上，图3的电路不论充放电时间是否相等，上述电路均不能实现严格的整流平均值：

　　a、实际二极管有压降，用于较低电压测量时，二极管压降不容忽视；

　　b、电阻电容串联电路，不是严格的平均电路。

　　综合考虑上述因数，第一个问题较容易解决，将二极管半波整流电路采用基于精密整流的绝对值电路替代即可。

　　第二个问题可以采用有源积分器替代简单阻容电路实现。

　　图4为实用的均值检波电路，图中只要去除C1，就是全波精密整流电路，本电路在A2构成反相加法器上增加积分电容，将其变为反相加法及积分电路。图中R3=2R4。

图4 实用的均值检波电路

　　注：严格的积分器是R5为无穷大，而本电路R5用于控制直流分量的增益，不能采用过大的电阻，因此，只能增大电容C1，使被测交流电频率下，C1的阻抗远远小于R5。

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