课程设计报告--数字万用表

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1、-天津职业技术师范大学电子工程学院《电子技术》课程设计报告同组学生姓名（学号）：曹烨玲(31)梁艳花(32)周芹(25)班级：应电0914任务分工：曹烨玲：方案选择与设计.电路焊接调试.方案讲解.答辩梁艳花：资料查找.电路原理分析.答辩.方案讲解.课程设计报告周芹：资料查找.电路原理分析.答辩.方案讲解.课程设计报告设计时间：2011年12月12日——2011年12月30日指导教师：李莉李照业第一周题目：数字万用表一、课程设计的目的1．设计由运算放大器组成的万用表2．组装焊接与仿真调试二、课程设计的要求1．直流电压表：满量程+6V2．直流电流表：

2、满量程10mA3．交流电压表：满量程6V,50HZ—1KHZ4．交流电流表：满量程10Ma5．欧姆表：满量程分别为：1K,10K;100K三、方案论证选择1．初步选用7107，但因设计过程繁琐，电路构造与原理的分析复杂，调试与仿真不便，量程范围及相关的电阻比例不好调电路采用的元器件较多，相比之下成本也高，所以，最终决定放弃这个方案。2．选用运算放大器uA741与LM324,设计过程十分简单，电路构造模块清晰，原理简单明了，调试过程简单，仿真效果很好，电路采用的元器件较少，成本低，相关的量程要求容易实现，所以决定选用此方案。四、基本原理1．元件列表

3、：uA7411个电阻：12kΩ2个2、7kΩ1个LM3241个24kΩ2个87Ω1个1N40078个10kΩ5个100kΩ2个1N41481个1N4728A1个LM324集成运放电路图：2．原理分析：（1）理想集成运放的虚短与续断特点（2）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100μA的表头，其内阻约为1KΩ，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

4、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。3．直流电压表基本原理（1）原理图：（2）仿真图：（3）原理分析：为了减流经表头的电流与表头的参数无关小表头参数对测量精度的影响，将表头置于运算放大器的反馈回路中，这时，，只要改变R1一个电阻，就可以进行量程的切换。（4）表头电流I与被测电压Ui的关系为：4．直流电流表（1）原理图（2）仿真图：（3）原理分析：在电流测量中，伏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

5、地浮动，按此种方式构成的电流表就可以像常规电流表那样，串联在任何电流通路中测量电流。（4）表头电流I与被测电流Ii间关系为：－I1R1＝（I1－I）R2可见，改变电阻比（R1／R2），可调节流过电流表的电流，以提高灵敏度如果被测电流较大时，应给电流表表头并联分流电阻。5.交流电压表：（1）原理图：（2）仿真图：（3）表头电流I与被测电压Ui的关系为（4）原理分析：电流I全部流过桥路，其值仅与Ui／R1有关，与桥路和表头参数（如二极管的死区等非线性参数）无关。表头中电流与被测电压ui的全波整流平均值成正比，若ui为正弦波，则表头可按有效值来刻度。被

6、测电压的上限频率决定于运算放大器的频带和上升速率。6.交流电流表：（1）原理图（2）仿真图（3）原理分析：表头读数由被测交流电流i的全波整流平均值I1AV决定，即如果被测电流I1为正弦电流，即I＝I1sinωt，则上式可写为则表头可按有效值来刻度。7.欧姆表：（1）原理图：（2）仿真图：（3）原理分析：在此电路中，运算放大器改用单电源供电，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。∵UP＝UN＝UREFI1＝IX即流经表头的电流由上两式消去(UO－UREF)可得可见，电流I与被测电阻成正比，而且表头具有线性刻度，改变R1

7、值，可改变欧姆表的量程。这种欧姆表能自动调零，当RX＝0时，电路变成电压跟随器，UO＝UREF，故表头电流为零，从而实现了自动调零。二极管D起保护电表的作用，如果没有D，当RX超量程时，特别是当RX→∞，运算放大器的输出电压将接近电源电压，使表头过载。有了D就可使输出钳位，防止表头过载。调整R2，可实现满量程调节。6.总电路图;7.DXP电路板五．方案实现与调试（一）调试过程：1.实验时“先接线，再加电；先断电，再拆线”，加电前确认接线无误，避免短路。2.即使加有保护电路，也不要用电流档或电阻档测量电压，以免造成不必要的损失。3.当数字表头最高位

8、显示“1”(或“1”)而其余位都不亮时，表明输入信号过大，即超量程。此时应尽快换大量程档或减小(断开)输入信号，避免长时间超量程。4.在