True RMS converter

Verzerrung einer Wellenform
Echtes RMS -Multimeter

Für die Messung eines Wechselstrom Das Signal wird oft in a umgewandelt Gleichstrom von äquivalenter Wert, die quadratischer Mittelwert (RMS). Einfache Instrumentierungs- und Signalwandler führen diese Umwandlung durch, indem das Signal in eine filtert wird durchschnittlicher korrigierter Wert und Anwendung eines Korrekturfaktors. Der Wert des angelegten Korrekturfaktors ist nur korrekt, wenn das Eingangssignal ist sinusförmig.

True RMS liefert einen korrekteren Wert, der proportional zur Quadratwurzel des Durchschnitts des Quadrats der Kurve und nicht zum Durchschnitt des Absolutwerts ist. Für jeden gegebenen WellenformDas Verhältnis dieser beiden Durchschnittswerte ist konstant und da die meisten Messungen an den (nominell) Sinuswellen durchgeführt werden, nimmt der Korrekturfaktor diese Wellenform an. Aber jede Verzerrung oder Offsets führen zu Fehlern. Um dies zu erreichen, a True RMS Converter erfordert eine komplexere Schaltung.

Digitale RMS -Konverter

Wenn eine Wellenform digitalisiert wurde, kann der korrekte RMS -Wert direkt berechnet werden. Die meisten digitalen und PC-basierten Oszilloskope Geben Sie eine Funktion ein, um den RMS -Wert einer Wellenform zu ergeben. Die Präzision und die Bandbreite der Konvertierung hängen vollständig vom Analog zur digitalen Konvertierung ab. In den meisten Fällen werden echte RMS Wirkung.

Wärmewandler

Der RMS -Wert von a Wechselstrom ist auch als seine bekannt Heizwert, wie es eine Spannung ist, die dem entspricht Gleichstrom Wert, der erforderlich wäre, um den gleichen Heizungseffekt zu erzielen. Wenn beispielsweise 120 V AC RMS auf einen Widerstand angewendet werden Heizkörper Es würde sich genau um die gleiche Menge erwärmen, als würden 120 V DC angewendet.

Dieses Prinzip wurde in frühen Wärmewandlern ausgenutzt. Das Wechselstromsignal würde auf ein kleines Heizelement angewendet, das mit a übereinstimmt Thermistor, die in einem Gleichstrom -Messkreis verwendet werden könnten.

Die Technik ist nicht sehr präzise, ​​misst jedoch jede Wellenform bei jeder Frequenz (mit Ausnahme extrem niedriger Frequenzen, bei denen die thermische Kapazität des Thermistors zu klein ist, so dass seine Temperatur zu stark schwankt). Ein großer Nachteil ist, dass es sich um niedrige Impedanz handelt: Das heißt, die Leistung, die zum Erhitzen des Thermistors verwendet wird, stammt von der gemessenen Schaltung. Wenn die gemessene Schaltung den Heizstrom unterstützen kann, ist es möglich, eine Berechnung nach der Messung durchzuführen, um den Effekt zu korrigieren, da die Impedanz des Heizelements bekannt ist. Wenn das Signal klein ist, ist ein Vorverstärker erforderlich, und die Messfähigkeiten des Instruments werden durch diesen Vorverstärker begrenzt. In der Funkfrequenz (Rf) Arbeit ist die geringe Impedanz nicht unbedingt ein Nachteil, da 50 Ohm Fahren und Beendigungsimpedanzen weit verbreitet sind.

Thermalkonverter sind selten geworden, werden aber immer noch von Funkschinken und Hobbyisten verwendet, die das thermische Element eines alten unzuverlässigen Instruments entfernen und in ein modernes Design ihrer eigenen Konstruktion einbeziehen können. Zusätzlich bei sehr hohen Frequenzen (Mikrowelle), HF -Leistungsmessgeräte verwenden immer noch Wärmeleittechniken, um die HF -Energie in eine Spannung umzuwandeln. Wärme basierte Leistungsmesser sind die Norm für Millimeterwelle (MMW) HF -Arbeit.

Analoge elektronische Konverter

Analoge elektronische Schaltungen können verwendet werden:

  • ein Analog -Multiplikator In einer spezifischen Konfiguration, die das Eingangssignal für sich selbst multipliziert Operationsverstärker), oder
  • eine Vollwelle Präzisionsrichter Schaltung, um die zu erstellen absoluter Wert des Eingangssignals, das in a eingespeist wird Protokollverstärker, verdoppelt und in eine ernährt Exponentialverstärker als Mittel zur Ableitung der Quadratschatzübertragungsfunktion und dann werden die zeitdurchschnittlichen und quadratischen Wurzel durchgeführt, ähnlich wie oben,
  • ein Protokolldetektor des Protokolldomänens (Blackmer RMS -Detektor) berechnet auch den Logarithmus des Absolutwerts des Eingangssignals, es wird jedoch eine zeitliche Bestattung am Logarithmus und nicht am Quadrat der Eingabe durchgeführt. Die Ausgabe ist logarithmisch (Dezibelskala) mit einem schnellen Angriff, aber langsamer und linearer Zerfall.[1]
  • a Feldeffekttransistor Kann verwendet werden, um die Quadrat-Law-Übertragungsfunktion vor der zeitlichen Bestimmung direkt zu erstellen.

Im Gegensatz zu Wärmewandlern unterliegen sie gegenüber Bandbreite Einschränkungen, die sie für die meisten ungeeignet machen Rf Arbeit. Die Schaltung vor der Zeitmittelung ist besonders für die Hochfrequenzleistung von entscheidender Bedeutung. Das Schwindelrate Einschränkung des operativen Verstärkers, der verwendet wird, um den Absolutwert zu erzeugen (insbesondere bei niedrigen Eingangssignalpegeln), neigt dazu, die zweite Methode bei hohen Frequenzen zum ärmsten zu machen, während die FET -Methode in der Nähe von VHF funktionieren kann. Fachtechniken sind erforderlich, um ausreichend genaue integrierte Schaltkreise für komplexe analoge Berechnungen zu produzieren, und sehr häufig mit solchen Schaltkreisen ausgestattet, bieten echte RMS -Conversion als optionales Extra mit einer erheblichen Preissteigerung.

Verweise

  1. ^ Tyler, Les; Kirkwood, Wayne (2008). "12.3.4 Dedizierte analoge integrierte Schaltungen für Audioanwendungen". In Glen Ballou (Hrsg.). Handbuch für Soundingenieure.Vierte Edition.Fokus/Elsevier.S. 347–348. ISBN 978-0-240-80969-4.

Externe Links

Literatur

  • Kurt Bergmann: Elektrische Messtechnik. Vieweg, 2000, 6. Auffl., S. 18.
  • Wilfied Weißgerber: Elektrotechnik für Ingenieure 2. Springer Vieweg, 2013, 8. Auffl., S. 2.
  1. ^ Nationales Halbleiter - LB -25 True RMS -Detektor (Linear Brief 25), Juni 1973