毕业综合实践-数字万用表的设计与制作

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1、毕业综合实践课题名称：数字万用表的设计与制作作者：陈夏学号：系别：电气电子工程系专业：电机与电器指导老师：颜晓河专业技术职务2011年3月浙江温州目录1引言…………………………………………………………………………12数字万用表设计与制作的目的与要求……………………………引言万用表又称多用表、三用表、复用表，是一种多功能、多量程的测量仪表，一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻等，有的还可以测量交流电流、电容量、电感量以及半导体的一些参数（如β）。数字万用表作为电子测试领域不可缺少的产品之一，应用范围最

2、为广泛。数字万用表亦称数字多用表,简称DMM(DigtialMultimeter)。传统的指针式万用表功能单精度低，不能满足数字化时代的需求，数字万用表是利用模/数转换原理，将被测量数据转化为数字量，并将测量结果以数字形式显示出来的一种测量仪表。与指针式万用表相比，新一代数字万用表具有精度高、速度快、输入阻抗大、数字显示、读数准确、可扩展尾强、集成方便、抗干扰能力强、测量自动化程度高等优点，因而被广泛应用，得到工程师的青睐。2．数字万用表设计与制作的目的和要求2.1数字万用表设计与制作的目的通过对一台正式产品数字

3、万用表DT9205A部分零部件的焊接、安装和调试，让我们更好的了解电子产品的生产工艺流程，掌握常用元器件的识别和测试及电子产品生产基本操作技能，培养学生的动手能力。2.2数字万用表设计与制作的要求（1）、学会分析基本的电路（2）、收集数字万用表的各种资料（3）、熟练掌握protel99se和AutoCAD的使用方法（4）、能够对系统进行设计（5）、绘制电路图和面板图（6）、掌握焊接与调试的方法框图3．万用表的基本结构万用表的框图、工作原理及特点3.1万用表的框图及工作原理DT9205A仪表主要部分的方框图如下图。

4、该仪表的心脏是一片大规模集成电路，该芯片（7106）内部包含双积分A/D转换器，ICL7106集成电路和液晶显示器，参数转换电路四个部分组成，它的工作原理框图见下图。⑴．第一阶段，输入仪表的电压或电流信号经过一个开关选择器转换成一个0到188.8mV的直流电压。例如输入信号100VDC，就用1000：1的分压器获得100.0mVDC；输入信号100VAC，首先整流为100VDC，然后再分压成100.0mVDC。电流测量则通过选择不同阻值的分流电阻获得。入端与比较器输出端短接，此时反映到比较器的总失调电压对自动调零

5、电容CAZ充电,以补偿缓冲器，积分器和比较器本身的失调电压，可保证输入失调电压小于10uV，第三，基准电压VREF向基准电容CREF充电，使之被充到VREF，为反向积分做准备。⑵．第二阶段，正向积分（亦称信号积分或采样）INT（integral）：此时SINT闭合，SAZ和SDE断开，切断自动调零电路并去掉短路线，IN+，IN-端分别被接通，积分器和比较器开始工作。被测电压VIN经缓冲器和积分电阻后送至积分器。积分器在固定时间T1内，以VIN/（RINT-CINT）的斜率对VIN进行定时积分。令计数脉冲的频率为F

6、CP，周期为TCP，则T1=1000TCP。当计数器计满1000个脉冲数时，积分器的输出电压为（3.1）式中，K是缓冲放大器的电压放大系数，T1也叫采样时间。在正向积分结束时，VIN的极性即被判定。⑶．第三阶段，反向积分，亦称解积分DE（DecomposeIntegral）：在此阶段，SAZ，SINT断开，SDE+，SDE-闭合。控制逻辑在对VIN进行极性判断之后，接通相应极性的模拟开关，将CREF上已充好的基准电压接相反极性代替VIN，进行反向积分，斜率变成VREF/（RINT-CINT）。经过时间T2，积分器

7、的输出又回到零电平，参见示意图3，该图分别绘出对负极当反向积分结束时，有关系式（3.2）将式（1）代入式（2）中整理后得到（3.3）假定在T2时间内计数值（即仪表显示值，不考虑小数点）为N，则T2为NTCP，代入式（3）中得到（3.4）分析式4可知，因T1，TCP，VREF均是固定不变的，故计数值N仅与被测电压VIN成正比，由此实现了模拟量-数字量转换。在测量过程中，ICL7106能自动完成下述循环自动调零----正向积分----反向积分----自动调零----A/D转换器的时序波形如图3所示，每个阶段的时间分配

8、如下：自动调零时间：1000TCP-3000TCP正向积分时间T1：3000TCP-4000TCP（T1=1000TCP）反向积分时间T2：0-2000TCP每个A/D转换周期为4000TCP，折合16000T0需作几点说明：（1）自动调零时间是可变的，必须等上一次反向积分结束后才开始。举例说明，若在0-1850TCP时间内完成反向积分（T2-1850Tcp），就从185