11、电子仪器与信号模拟技术详解

电子仪器与信号模拟技术详解

1. 电子工程中的仪器基础

在电子工程领域，通过改变电阻 (R_{fs})，可以以十进制的方式改变测量范围，同时保持通过电压表的电流基本相同。这种配置既可以用于读取电压，也可以读取电流，具备这种功能的仪器被称为 VOM（伏特 - 欧姆 - 毫安表）。

2. 数字网络分析仪

数字网络分析仪、瓦特表、乏尔表和电能表等设备，能够解释电压和电流之间的相互作用，分别用于表示电路中的有功功率、无功功率和电能。其中，数字网络分析仪基于仪器终端测量得到的电压和电流值进行工作。

2.1 模数网络分析仪

集成电路板或带有信号处理器的数据采集电路，可作为开发数字网络分析仪的核心。这类分析仪仅需从网络信号中获取少量信息，如瞬时电压 (v(t)) 和瞬时电流 (i(t))。

假设在周期性（(T = \frac{1}{60} s)）和正弦条件下，基于对这些量的最大值 (V_m) 和 (I_m) 的均方根数字检测，可以推导出以下参数：
1. (V = \frac{V_m}{\sqrt{2}})，这是可直接记录在显示屏上的有效电压值。
2. (I = \frac{I_m}{\sqrt{2}})，这是可直接记录在显示屏上的有效电流值。
3. (f = \frac{1}{T})，即频率。

交流电压周期可以通过多种方法获得，如使用锁相环（PLL）电路、p - q 理论检测平均周期或半周期，特殊情况下也可使用 50 或 60 Hz 电源的周期。在正弦波形存在失真时，波周期 (T) 在所有测量中并非真正恒定。在美国电网中，由于其电力网络完全互联，该周期可认为相当恒定；但在独立发