AT89S52单片机的数字电压表的设计+电路原理图+源码(4)
2.3.1 真有效值电路设计思想
普通数字电压表只能测量直流电压。如果要测量交流电压，必须增加交流/直流（AC/DC）转换电路。由于本系统采用测交流有效值的方案，所以需要对交流信号进行真有效值转换。
真有效值方法检测电压、电流的核心是TRMS/DC转换器，这类转换电路现已实现单片集成化。就精度、带宽、功耗、输入信号电平、波峰因数和稳定时间因素综合考虑，本设计选用了AD公司的RMS-DC变换器件AD637。它具有响应速度快，响应时间和信号幅度无关等特点。
2.3.2 AD637芯片介绍
AD637是AD公司生产的真有效值-直流转换芯片，它的功能是把外部输入的交流信号有效值变成直流信号输出，可以计算各种复杂波形的真有效值，有很广泛的应用。AD637对应的管脚功能如表1。
表1 AD637引脚介绍
引脚号 名称 功能
1 BUFF IN 输入缓冲
2 NC 空脚
3 COMMON 模拟公共端
4 OUTPUTOFFSET 输出偏移
5 CS 片选段
6 DEN INPUT 分母输入端
7 dB PUTPUT dB格式输出
8 Cav 均值滤波电容
9 RMS OUT 有效值输出
10 -VS 负电源
11 +VS 正电源
12 NC 空脚
13 Vin 信号输入
14 BUFF OUT 输出缓冲
2.3.3 真有效值的计算
AD637集成芯片采用了峰值系数补偿，在测量峰值系数高达10的信号时附加误差仅为1％，频带宽度在2V输入时可达8MHz。AD637的制造工艺先进，采用激光修正，一般情况下不需要加外部调整元件。惟一的外围元件是平均电容 ,用来设定电路的平均时间常数，并决定其低频准确度、输出波纹的大小及稳定时间。另外AD637的内部有独立的缓冲放大器，既能作输入缓冲器用，亦能构 成有源滤波器以用来减小纹波，提高测量准确度。此外，AD637内部输入端有过压保护电路，即使输入电压超过电源电压，一般也不会损坏芯片。
AD637的内部结构主要由缓冲器、有源整流器、偏置电路、平方/除法器和滤波电路组成。输入电压通过有源整流器转换成单极性电流I1，加至平方/除法器的一个输入端。平方/除法器的输出电流为 ，有关系式为： （9）
利用 驱动 并与 构成一个低通滤波器， 经外部提供一个电流 ，再通过 返回平方/除法器，完成下述隐含式有效值计算：
理论验证：根据美国模拟公司提供的资料，我们可以得到在理想情况下AD637的频率响应。当 时，频率上限为300kHz； 时，频率上限为600kHz； 时，频率上限高达8MHz。完全能够符合本题设计需求。
AD637的运算方程为： （12）