它使用峰值检测器来确定信号幅度。峰值检测器适用于许多测量，但是，对于包括噪声在内的某些测量，需要均方根 (RMS) 检测器。图 1 显示了带有 RMS 检测器取代原始峰值检测器的宽带电压表的框图。
具有 RMS 检波级的宽带电压表设计框图
图 1.带 RMS 检波级的宽带电压表框图
RMS 的数学
在深入研究电路之前，让我们快速回顾一下数学知识。为了生成信号的均方根值，我们需要从右到左应用术语中的单词，这有点令人困惑。
首先，对信号进行平方（将其与其自身相乘，而不是截断峰值！）。然后计算平均值（平均值）。通常在至少一个周期内测量平均值，但有时也使用半周期平均值。，取
电容器两端电压的平方根。
在数学上，RMS 计算表示为：
Vrms=√mean(V2)
设计 RMS 检测器
虽然可以用分立元件制造 RMS 检测器，但需要仔细匹配的设备，而且性能往往会令人失望。
集成电路（IC）可以提供更好的性能，特别是在制造过程中应用激光微调时。这不是一个低成本工艺，因此此类设备比通用
运算放大器和比较器等设备更昂贵。
Analog Devices AD736是一款真正的 RMS 至 DC 转换器 IC，提供价格实惠的版本 (AD736J)，可提供良好的性能（以及具有性能的三个更昂贵的版本）。对于所有版本，有用带宽限制为 200 kHz，但这对于非专用仪器进行的 RMS 测量通常是完全可以接受的。
RMS 检测器电路原理图如图 2 所示，它取代了原始宽带电压表项目中的图 5 电路。
图 2. RMS 检波器和动圈式仪表电路
RMS 检波器通常用于测量幅度快速变化的波形，因此数字显示不可用。可以选择动圈式仪表和分辨率为 1 dB 或更小的 LED 条形图。
RMS 检波器的频率响应
AD736 和类似器件中使用的技术会产生随信号电平变化的高频响应。在本申请中，这不是一个严重的问题，因为施加到器件的信号电平可以保持在316mV至1V的范围内，除非电压表设置为1mV范围的灵敏度。
图 3 显示了三个输入信号电平的频率响应。响应在频带限制处急剧下降。
RMS 检波器频率响应
图 3. RMS 检波器的频率响应
动圈式仪表误差
动圈式仪表的读数误差是一个重要特性。当然，它会随着仪表的尺寸而变化，因为小偏差很难在小刻度上读取。我使用的仪器（刻度长度为 110 毫米）的结果如图 4 所示。
动圈式流量计的误差与信号幅度的函数关系
图 4.动圈式仪表的误差与信号幅度的函数关系
当然，即使使用这个相当大的仪表，-30 dB 和 -34 dB 的偏转也非常小，人们不会指望能够准确地读取这些电平。
RMS-DC 转换器的操作
Analog Devices AD736 的简化框图如图 5 所示。
AD736 真有效值直流转换器框图
图 5. AD736 的框图。图片由Analog Devices提供
图 6 提供了 Analog Devices 电路设计的更多细节。该器件使用图 6 中心附近概述的跨线性电路，并标记为“RMS TRANSLINEAR CORE”。跨线性电路仅由双极晶体管（某些情况下可以使用 CMOS）和电流源组成。没有无源元件。
Analog Devices AD736 真有效值直流转换器内部结构
图 6. AD736 的内部结构。图片由 Analog Devices 提供
该数据表并未泄露 Analog Devices 的所有秘密，但我们可以评估其操作的基础知识。平方和平方根运算由跨线性电路执行。对于平方，信号以电流形式呈现到基极-发射极结。其两端产生的电压与电流的对数成正比。这与更熟悉的表达式（电流与电压指数成正比）相反：
= I re q V k T _
两边取对数：
因( I ) = ln( I r ) + q V k T
右边项 ln( I r ) 非常小，并且 \( \frac{q}{kT} \) 是一个常数（在固定温度下），因此电压V与 ln( I )成正比。是常数（在固定温度下），因此电压
qkT
_
_
现在，如果我们将电压放大 2 倍，结果就是平方的对数。我们将其应用于电容器 C AV，其两端的电压是一个周期内的平均电压。
我们将平均电压的一半施加到基极-发射极结（有效地应用平方根的对数），并将信号的 RMS 值恢复为集电极电流。
平均电容器 C AV通过基极-发射极
二极管的有效电阻充电，该电阻与通过它的电流成反比，因此平均时间在低信号电平时显着增加。然而，电压表电路的量程切换允许施加到 AD736 的信号保持在 316 mV 和 1 V 之间，除了敏感的量程。
本应用在引脚 1 处使用 AD736 的低阻抗输入，因为它接受更高的输入电压和更宽的带宽（如果需要更多详细信息，请参见数据表的图 3、6 和 7）。可实现的 200 kHz 带宽小于峰值检测器获得的 1 MHz，但对于许多测量来说仍然绰绰有余。
选择测量类型
了解不同波形的测量值差异很有用。表 1 提供了五种不同输入波形的不同信号测量结果的有用比较。
表 1.不同输入信号类型的测量值比较
波峰因数是峰值幅度与RMS值的比值。波峰因数是一个需要记住的有用数字，因为它可以指示何时可能发生信号削峰。平均检测器是没有用处的，并且可能会给出误导性的结果，因此没有计划为宽带电压表设计提供一种检测器。
