电路课程设计万用表设计Word格式.docx

电路课程设计万用表设计Word格式.docx

《电路课程设计万用表设计Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路课程设计万用表设计Word格式.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

1.设计任务

设计一个模拟万用表。

技术要求如下：

1、直流电压测量范围：

（0~15V）5%。

、

2、直流电流测量范围：

（0~10mA）5%。

3、交流电压测量范围及频率范围：

有效值（0~5V）5%,50Hz~1kHz。

4、交流电流测量范围：

有效值（0~10mA）5%。

5、欧姆表测量：

0~1kΩ。

6、要求自行设计和-直流稳压电源（不含整流与滤波电路）。

7、要求采用模拟集成电路，器件自选。

8、采用0μA直流表，要求测试出其内阻数值。

9、量程的转换调节要方便直观。

2.设计报告要求

1.按照设计任务玩曾电表电路设计，画出设计电路图。

2.根据设计任务中的技术指标，对所设计的电压表、电流表、电阻器进行调试、检测。

3.计算误差范围，分析误差原因，确定所设计电压表的精度。

第1章MF-47型万用表概述........................................................................3

第2章万用表的原理..................................................................................3

2.1直流电压表..........................................................................................4

2.2直流电流表..........................................................................................5

2.3交流电压表...........................................................................................6

2.4交流电流表...........................................................................................7

2.5欧姆表电路...........................................................................................7

第3章MF-47型万用表的工作原理...........................................................8

第4章MF-47万用电表安装调试...............................................................9

第5章MF-47的硬件电路图.....................................................................10

第6章课程设计心得体会........................................................................12

附录：

......................................................................................................12

参考文献..................................................................................................12

第1章MF-47型万用表概述

万用表是一种多功能、多量程的便携式电工仪表，是电子工程师最常用的测量仪表一般的万用表可以测量直流电流、交直流电压和电阻，有些万用表还可测量电容、功率、晶体管共射极直流放大系数hFE等。

MF47型万用表具有26个基本量程和电平、电容、电感、晶体管直流参数等7个附加参考量程，是一种量限多、分档细、灵敏度高、体形轻巧、性能稳定、过载保护可靠、读数清晰、使用方便的新型万用表，可广泛用于企业和实验室中。

第2章万用表的原理

万用表的基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头。

当微小电流通过表头，就会有电流指示。

但表头不能通过大电流，所以，必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻。

2.1直流电压表

如图为同相输入、高精度直流电压表原理图。

图中R2为头内阻与外接串联电阻之和。

在理想条件下，图中表头电流I与被测电压UI的关系为

I=Ui/R1

由此可见，表头中电流与表头参数及串联电阻无关，只要改变R1可进行量程切换。

取R1=1KR2=2K当输入电压Ui=15V10V5V时，测量其实际值，并与理论值相比，算出相对误差。

2.2直流电流表

如图为直流电流表电原理图。

因组件的开环增益Ao很大，所以U+=U-=0

又因运放的本身电阻很大，流入反相端的信号电流可以忽略，所以

-R1I1=R3（I1-I）

即

I=（1+R1/R3）I1

可见，改变电阻比R1/R3可调节流过电流表的电流，以提高灵敏度。

该图被测电流回路无接地点，即所谓浮地电流时，则把运算放大器的电源也对地浮起来。

若2，6间等效电阻为RF则I1RF=I1R1+RMI

则I1RF=I1R1+RM（1+R1/R3）I1

则I1RF=R1+RM（1+R1/R2）

应用密勒定理，将RF折算到2对地的电阻ri为

ri=RF/（1+Ao）ri为电流表的内阻

取R1=R3=1KR2=2K输入电流Ii=10mA6mA3mA时测量值与理论值比较计算误差。

2.3交流电压表

如图为交流电压表原理图。

因被测交流电压Ui加到运算放大器的同相端，故有很高的输入电阻；

又因为负反馈能减少反馈回路中的非线性影响，故把二极管桥路和表头置于运算放大器的的反馈回路中，以减少二极管本身非线性的影响。

当组件近似理想特性，组件的输入电流近似为零，故电流I全部流过桥路，其值仅与Ui/Rf有关，与

桥路及表头参数无关，即

U+=U-=Ui

被测电压的上限频率决定于运放的频带和上升速度。

设组件的差模输入电阻为rd,开环增益为Ao，则交流电压表的输入电阻为Ri=AoFrd

比表头内阻大得多。

取R1=1K当输入电压Ui=15√2cos100t10√2cos100t5√2cos100t（V）时测量值与理论值进行比较，计算误差。

2.4交流电流表

如图为测量电位浮动的交流电流，表头及二极管整流桥置与反馈回路中，运算放大器的两个输入端电位差近似为零，引用密勒定理，将反馈支路的电阻折算到输入端减小到原来的（1+Ao）分之一，即电流表的内阻ri极低，和交流电压表相同，流经表头的电流与二极管和表头的参数无关。

表头读数由被测交流电流的全波整流的平均值IIAU决定，则

I=（1+R1/R2）IIAU

取R1=R2=1K输入电流Ii=10√2cos100t6√2cos100t3√2cos100t（mA）时，测量值与理论值比较，算出误差。

2.5欧姆表电路

电路图如图所示，被测电阻RX跨接在运算放大器的反馈回路中。

同相端加基准电压UREF，因为

Up=Un=UREF

I1=IX

故Uo-UREF/R1=UREF/Rx

即RX=R1/UREF（Uo-UREF）

流经表头的电流

I=（Uo-UREF）/（R2+Rm）

所以I=UREFRX/R1（R2+Rm）

可见，电流I与被测电阻RX成正比，而且表头具有线性刻度，改变电阻R1即可改变欧姆表的量程。

此欧姆表能自动调零，当RX=0时，电路变成电压跟随器，Uo=UREF，表头电流必为零，从而实现自动调零。

稳压管起保护作用，有了稳压管可将a点嵌位，表头就不会过载。

当RX为正常量程内的阻值时，因a点电位还不能使DZ反向击穿，故DZ不影响电表读数。

R1=500R2=1KRm=2k

第3章MF-47型万用表的工作原理

MF-47型万用表的原理图：

3.1MF-47万用表电阻档工作原理

MF-47万用表电阻档工作原理（见图4-1），电阻档分为×

1Ω、×

10Ω、×

100Ω、×

1kΩ、×

10kΩ、5个量程。

例如将档位开关旋钮打到×

1Ω时，外接被测电阻通过“－COM”端与公共显示部分相连；

通过“＋”经过0.5A熔断器接到电池，再经过电刷旋钮与R18相连，WH1为电阻档公用调零电位器，最后与公共显示部分形成回路.

图3-1

第4章MF-47万用电表安装调试

在没有专用调试设备的情况下，可用普通数字万用表校准，方法如下：

1.将装配好的万用表仔细检查，确保无装错、短路的情况下，将万用表档位旋至最小电流档0.25V/μA处，用数字万用表测量其“+”、“-”插座两端的电阻值，应在4.9——5.1之间。

如不符合要求，应调整电路中的750Ω电阻阻值，直到达到要求为止。

此时基准档调试完毕。

2.将基准档位调试正常的万用表从电流档开始逐档检测其满度值。

检测时应从最小档位开始，首先检测直流电流档位，然后是直流电压、交流电压、直流电阻（中心值）及其他。

各档位检测合格后，该表即可正常使用。

第5章MF-47的硬件电路图

图5-1MF-47的内部硬件电路图

图5-2MF-47的内部硬件电路图

图5-3MF-47的外观图

第6章课程设计心得体会

经过两个星期的学习，我们小组终于完成了MF-47万用表的制作。

当调试成功的那一刻，我们小组成员都特别高兴。

回顾此次课程设计，我学到了很多在书本上没有过的知识。

通过这次课程设计我懂得了理论与实践相结合是很重要的，只有把理论与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计和制作的过程中我们遇到了很多问题，也在设计过程中发现了自己的不足之处，对以前所学的知识理解的不够深刻。

掌握的不够牢固，通过这次课程设计之后，我一定要把以前学过的知识重新温故。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多原理、操作上的问题，最后在樊老师的细心指导下都一一解决，同时，我也得到了各位指导老师及同学的到帮助，对你们表示感谢！

在今后的学习中我会不断总结经验，踏实务实，不断进步！

参考文献

[1]沙占有，王彦明编.万用表原理与维修电子工业出版社.2009

[2]马克联，张宏