数字电压表(卷名：电工)
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Ux转换成与之成比例的时段tx，由计数器对时段Δtx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Ux分别送至两个电压比较器。在Ux经过零值和经过被测电压值Ux的瞬间(图1b)，两个电压比较器分别产生电压脉冲Pa和Pb。Pa用于开启控制门，Pb用于关闭控制门。电压Ux就转换成与之成比例的控制门开启的时段Δtx。在时段Δtx内，标准脉冲发生器发出的周期为τx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τx值，由公式Ux=αΔtx=ατxX，即可求出被测电压Ux。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Ux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Ux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-Ux，给出电压脉冲Pa去开启控制门。基准电压的极性与Ux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Pb去关闭控制门。因此，控制门的开启时段为上述对－Ux的积分时间Δtx。由于Ux、Ux均是恒定的，所以UxT0-UxΔtx=0，或Ux=(Ux/T0)Δtx。公式中Ux和T0是给定的，因而时段Δtx与被测电压Ux成比例。若计数器记录周期为τx的标准脉冲数为x，则Ux＝(Ux/T0)τxx，即x与被测电压Ux成比例。如果T0取干扰信号周期的整数倍，则在对Ux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Ux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Ux始终接入，而-Ux 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。-Ux 每次接入的时间Tx极短暂，仅使-U暂时回升。在Tx之后，输出电压-U又逐渐下降至阈值电平-U0，而-Ux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Ux对积分电路的充电作用为-Ux的x次放电作用所平衡，因而有Ux-xTxUx=0，或Ux＝UxTx(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Ux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Ux进行比较。若大于Ux，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Ux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Ux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。