模电课程设计-万用表

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1、 1 万用表的设计万用表的设计 实验目的实验目的 1、了解万用表的基本工作原理及其相关组成部分； 2、掌握用运算放大器组成万用表的设计方法； 3、掌握万用表的主要技术指标和调试方法。 知识点和涉及内容知识点和涉及内容 本课程设计的知识点主要是用运算放大器构成各种简单仪表的原理，主要 内容则是直流电压、直流电流、交流电压、交流电流及电阻的测量测试方法。 技术指标技术指标 万用表的测量精确度：2.5 级 电源电压：12V 1.直流电压表 量程：6V 2.直流电流表 量程：5mA 3.交流电压表 量程：6V，50Hz1KHz 4.交流电流表 量程：5mA 5.欧姆表 量程分别为 1K，10K，100

2、K 万用表工作原理及参考电路万用表工作原理及参考电路 1. 运算放大器调零电路原理 由于集成运放的输入失调电压和输入失调电流的影响，当运算放大器组成 的线性电路输入信号为零时，输出往往不等于零。为了提高电路的运算精度, 要求对失调电压和失调电流造成的误差进行补偿，这就是运算放大器的调零。 “调零”技术是使用运放时必须掌握的。特别是在作直流放大器用时，由于输 入失调电压和失调电流的影响，当运放的输入为零时，输出不为零，将影响运 算放大器的精度，严重时使运算放大器不能正常工作。调零的原理是，在运放 的输入端外加一个补偿电压，以抵消运放本身的失调电压，达到调零的目的。 有些运放已经引出调零端，只需要

3、按照器件的规定，接入调零电路进行调零即 可，例如本实验所用到的 HA17741。下面以A17741 为例，图 1 给出了常用外 部调零电路。它的调零电路由-12V 电源、50k 的电阻和调零电位器 Rp 组成。 调零时应将电路接成闭环，将两个输入端接“地”，调节调零电位器，使输出 电压为零。 本实验采用的集成运算放大器为 HA17741。 2 图 1 调零电路 2.工作原理及参考电路 在测量中，电压表或者电流表的接入应不影响被测电路的原工作状态，这 就要求电压表应具有无穷大的输入电阻，电流表的内阻应为零。但实际上，万 用表表头的可动线圈总有一定的电阻，例如 100A 的表头，其内阻约为 1K，

4、 用它进行测量时将影响到被测量，从而引起误差。此外，交流表中的整流二极 管的压降和非线性特性也会产生误差。如果在万用表中使用运算放大器，就能 大大降低这些误差，提高测量精度。在欧姆表中采用运算放大器，不仅能得到 线性刻度，还能实现自动调零。 1 1） 直直流电压表流电压表 图 2 为同相端输入，高精度直流电压表电原理图。 3 图 2 直流电压表 表头电流 I 与被测电压 Ui的关系为: 1 i R U I 应当指出：图 1 适用于测量电路与运算放大器共地的有关电路。此外，当 被测电压较高时，在运放的输入端应设置衰减器。 2 2） 直流电流表直流电流表 图 3 是浮地直流电流表的电原理图。在电流测量中，浮地电流的测量是普 遍存在的，例如：若被测电流无接地点，就属于这种情况。为此，应把运算放 大器的电源也对地浮动，按此种方式构成的电流表就可象常规电流表那样，串 联在任何电流通路中测量电流。 表头电流 I 与被测电流 I1间关系为: I1R1 （I1I） R2 1 2 1 )I R R (1I 可见，改变电阻比（R