真の実効値コンバーター

交流電流の測定では、信号はしばしば等価な直流電流値（実効値（RMS））に変換されます。単純な計測機器や信号変換器は、信号を平均整流値にフィルタリングし、補正係数を適用することでこの変換を行います。適用される補正係数の値は、入力信号が正弦波である場合にのみ正確です。

真の実効値（True RMS）は、曲線の二乗の平均の平方根に比例する、より正確な値を提供します。これは絶対値の平均に比例する値ではありません。任意の波形において、これら2つの平均値の比率は一定であり、ほとんどの測定は（名目上）正弦波で行われるため、補正係数はこの波形を前提としています。しかし、歪みやオフセットがあると誤差が生じます。これを実現するには、真の実効値コンバータはより複雑な回路を必要とします。

波形がデジタル化されている場合、正しい実効値（RMS値）を直接計算できます。ほとんどのデジタルオシロスコープやPCベースのオシロスコープには、波形の実効値を表示する機能が備わっています。変換の精度と帯域幅は、アナログ・デジタル変換に完全に依存します。ほとんどの場合、真の実効値測定は繰り返し波形に対して行われ、そのような条件下では、デジタルオシロスコープ（および一部の高度なサンプリングマルチメータ）は、信号周波数よりもはるかに高いサンプリング周波数でサンプリングすることでストロボ効果を得るため、非常に広い帯域幅を実現できます。

抵抗負荷で消費される電力は、与えられた実効電圧のどの波形でも同じです。たとえば、1 V RMS の  信号では、正確に1W の電力が1Ω の抵抗器は、それが1Vの直流  定電圧であろうと、ピーク電圧が√2Vの正弦波であろうと、あるいはどんなに複雑でも単純でも、その他の波形であろうと関係ありません。これは、熱変換器が信号の実効電圧を測定するために使用する原理です。

被試験信号（SUT）を抵抗加熱素子に印加し、その応答として生じる温度上昇を既知の信号と比較することで、実効電圧を測定します。これは通常、差動増幅器によってフィードバック制御される2つ目の同一の加熱素子を用いて行われ、その加熱素子の温度が常にSUTによって駆動されるヒーターの温度と等しくなるように電圧を印加します^{[ 1 ]}。増幅器から得られる電圧は、SUTからの実効電圧の直流相当値です^{[ 2 ] 。}

熱式真の実効値コンバータは、適切に構築されていれば、帯域幅や波形の極端な場合でも誤差が非常に小さい。^{[ 3 ]}このため、熱式実効値コンバータは、 NIST ^{[ 4 ]}などの標準化団体によって、交流信号を極めて高い精度で測定するために頻繁に使用されている。このタイプの実効値コンバータは、物理的なサイズが大きく、設計や構築が難しいため、携帯型デジタル電圧計ではほとんど見られないが、熱式実効値電力計はマイクロ波試験装置でよく使用され、ミリ波(MMW)周波数では標準となっている。

アナログ電子回路では、以下のものが使用される場合があります。

• 入力信号を自身で乗算（二乗）し、その結果をコンデンサで平均化し、その後、その値の平方根を計算する（演算増幅器のフィードバックループ内の乗算/二乗回路を介して）。
• 入力信号の絶対値を生成する全波精密整流回路。この絶対値は対数増幅器に入力され、2倍にされて指数増幅器に入力され、二乗法則伝達関数x ² = e ^{2 ln | x |}を導出する手段となる。その後、上記と同様に時間平均と平方根が実行される。
• 対数領域高精度検出器（ブラックマーRMS検出器）も入力信号の絶対値の対数を計算しますが、時間平均は入力の二乗ではなく対数に対して行われます。出力は対数（デシベルスケール）で、立ち上がりは速いですが、減衰は遅く線形です。^{[ 5 ]}
• 時間平均処理を行う前に、電界効果トランジスタを用いて二乗則伝達関数を直接生成することができる。

熱変換器とは異なり、帯域幅の制限を受けるため、ほとんどのRF用途には適していません。時間平均化前の回路は、高周波性能にとって特に重要です。絶対値を生成するために使用される演算増幅器のスルーレート制限（特に入力信号レベルが低い場合）により、2番目の方法は高周波では最も性能が劣る傾向がありますが、FET方式はVHFに近い周波数でも動作します。

真の実効値検出回路（PDF）（技術レポート）。テキサス・インスツルメンツ／ナショナル・セミコンダクター。1973年6月。p.2。SNOA690 、リニアブリーフ25。