本科畢業(yè)論文定稿

1、JISHOUUNIVERSITY本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目：基于運(yùn)算放大器的萬(wàn)用表設(shè)計(jì)作 者：XX學(xué) 號(hào)：2008103026所屬學(xué)院：吉首大學(xué)專業(yè)年級(jí)：電子信息科學(xué)與技術(shù)2008級(jí)指導(dǎo)教師：譚明濤職 稱：講師完成時(shí)間：2012年5月16日吉首大學(xué)教務(wù)處制基于運(yùn)算放大器的萬(wàn)用表設(shè)計(jì)XX（吉首大學(xué) ，湖南 吉首 416000）摘 要萬(wàn)用電表簡(jiǎn)稱萬(wàn)用表或三用表，主要用于測(cè)量電壓、電流、電阻。在測(cè)量中，萬(wàn)用電表的接入應(yīng)不影響被測(cè)電路原來(lái)的工作狀態(tài)，這就要求電壓表應(yīng)具有無(wú)窮大的輸入電阻，電流表的內(nèi)阻應(yīng)為零。在歐姆表中采用運(yùn)算放大器，不僅能得到線性刻度，還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)零。運(yùn)算放大器電路性能的優(yōu)劣直接影響到萬(wàn)用

2、表的性能。本文首先介紹了運(yùn)算放大器電路的結(jié)構(gòu)、原理，然后用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)萬(wàn)用表電路。用設(shè)計(jì)出的萬(wàn)用表測(cè)試直流電壓、電流，交流電壓、電流，以及電阻，測(cè)量值與實(shí)際準(zhǔn)確值相符很好，誤差在可接受的范圍內(nèi)，也說(shuō)明了用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)的萬(wàn)用表電路的可行性。關(guān)鍵詞：運(yùn)算放大器；萬(wàn)用表 ；小信號(hào)放大Multimeter Design Based on the Operational AmplifierXX（Jishou University，Jishou，Hunan,416000）Abstract Multimeter also named the&#

3、160;multimeter or three tables, mainly for the measurement of voltage, current, resistance. In the measurement, the multimeter,access should not affect the original status of the circuit under test, which requiresa voltm

4、eter should have infinite input resistance, the internal resistance of theammeter should be zero. Operational amplifiers, the ohmmeter can not only be alinear scale, but also to achieve the automatic zero adjustment

5、. The operational amplifier circuit performance will directly affectthe performance of the multimeter.This paper first describes the structure, theory of operational amplifier circuit.Then designed multimeter circuit usingope

6、rational amplifier . Using a multimeter test the DC voltage, current, ACvoltage, current, and resistance, the measured values agree well with actual and accuratevalues , the error is in the acceptable range, and shows

7、60;the feasibility of the multimeter circuit using operational amplifier.Keywords: Operational Amplifier; Multimeter; Small signal amplification目 錄第一章 緒論11.1 設(shè)計(jì)背景11.2目地與意義11.3本論文主要工作1第二章 萬(wàn)用表的工作原理22.1 萬(wàn)用表的結(jié)構(gòu)22.2 萬(wàn)用表的幾個(gè)重要參數(shù)22.3 萬(wàn)用表特性說(shuō)明32.4萬(wàn)用表的基本原理3直流電壓原理4直流電流原理5

8、交流電壓原理6交流電流原理7電阻原理8第三章 運(yùn)算放大器的基本原理93.1 運(yùn)算放大器的工作原理93.2運(yùn)算放大器調(diào)零電路原理11第四章 萬(wàn)用表的設(shè)計(jì)及其仿真電路圖124.1總電路圖124.2 直流電流表的設(shè)計(jì)13直流電流的測(cè)量結(jié)果及其電路圖144.3 交流電流表的設(shè)計(jì)154.3.1 交流電流的測(cè)量結(jié)果及其電路圖154.4直流電壓表的設(shè)計(jì)164.4.1 直流電壓的測(cè)量結(jié)果及其電路圖174.5交流電壓表的設(shè)計(jì)18交流電壓的測(cè)量結(jié)果及其電路圖194.6歐姆表的設(shè)計(jì)20歐姆表調(diào)試記錄21第五章 結(jié)束語(yǔ)23參考文獻(xiàn)24第一章 緒 論1.1 設(shè)計(jì)背景萬(wàn)用電表簡(jiǎn)稱萬(wàn)用表。它是一種多量程和多電量的測(cè)量?jī)x表，

9、一般情況以測(cè)量電流、電壓和電阻為主要目標(biāo)，所以習(xí)慣叫三用表。此外又派生了電容、電感、功率、電平、晶體管靜態(tài)電流放大系數(shù)等測(cè)量項(xiàng)目。主要用于測(cè)量電壓、電流、電阻。本文首先介紹了運(yùn)算放大器電路的結(jié)構(gòu)、原理，然后用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)萬(wàn)用表電路。用設(shè)計(jì)出的萬(wàn)用表測(cè)試直流電壓、電流，交流電壓、電流，以及電阻，測(cè)量值如實(shí)際準(zhǔn)確值相符很好，誤差在可接受的范圍內(nèi)，也說(shuō)明了用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)的萬(wàn)用表電路的可行。1.2目地與意義萬(wàn)用電表的接入應(yīng)不影響被測(cè)電路原來(lái)的工作狀態(tài)，這就要求電壓表應(yīng)具有無(wú)窮大的輸入電阻，電流表的內(nèi)阻應(yīng)為零。但實(shí)際上，萬(wàn)用電表表頭的可動(dòng)線圈總有一定的電阻，此外，交流電表中整流二極管的壓降和非線性特

10、性也會(huì)產(chǎn)生誤差。如果在萬(wàn)用電表中使用運(yùn)算放大器，就能大大降低這些誤差，提高測(cè)量精度。在歐姆表中采用運(yùn)算放大器，不僅能得到線性刻度，還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)零?；谶\(yùn)算放大器的萬(wàn)用表設(shè)計(jì)能夠有效的減少誤差，使之能夠應(yīng)用與更廣泛的空。1.3本論文主要工作本論文是基于運(yùn)算放大器的萬(wàn)用表設(shè)計(jì)。運(yùn)算放大器電路性能的優(yōu)劣直接影響到萬(wàn)用表的性能。本文從運(yùn)算放大器電路的結(jié)構(gòu)、原理出發(fā)，在闡述運(yùn)算放大器電路結(jié)構(gòu)、原理的基礎(chǔ)上,用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)電路實(shí)現(xiàn)萬(wàn)用表的電路。第一章緒論主要是介紹選題背景，第二章介紹萬(wàn)用表的工作原理，第三章介紹運(yùn)算放大器的基本原理，第四章電路仿真.測(cè)試及分析，這部分為本論文的重點(diǎn)章節(jié)，詳細(xì)介紹勒各種萬(wàn)

11、用表各種功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，第五章為結(jié)束語(yǔ)。第二章 萬(wàn)用表的工作原理2.1 萬(wàn)用表的結(jié)構(gòu)萬(wàn)用表的結(jié)構(gòu)組成主要分為三個(gè)部分。1指示部分（表頭）  指示部分由磁電系直流微安表組成，表頭刻度盤有多種量程刻度。表頭是萬(wàn)用表的關(guān)鍵部分，許多的重要性能（如靈敏度、準(zhǔn)確度等級(jí)等）都取決于表頭的參數(shù)。其主要作用是通過(guò)表頭刻度及指針指示出被測(cè)電量的大小。500型萬(wàn)用表的表頭滿偏電流為40uA，表頭內(nèi)阻為2.5。2測(cè)量電路測(cè)量電路由分壓電阻、分流電阻、整流裝置等組成。其主要作用是將被測(cè)電量轉(zhuǎn)換成適合表頭指示用的電量。3轉(zhuǎn)換裝置由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、旋鈕、插孔等組成。其主要作用是把萬(wàn)用表的電路轉(zhuǎn)換為所選的測(cè)量種類和合

12、適的量程，來(lái)接通不同的測(cè)量線。2.2 萬(wàn)用表的幾個(gè)重要參數(shù)1. 準(zhǔn)確度 萬(wàn)用表示值與被測(cè)量真值的一致程度稱為萬(wàn)用表的準(zhǔn)確度。它反映了測(cè)量結(jié)果的基本誤差大小。同一塊萬(wàn)用表，不同功能檔的準(zhǔn)確度也不盡相同。2. 表頭靈敏度萬(wàn)用表所用表頭的滿量程值稱為表頭靈敏度，一般為9.2-200UA。值越小，靈敏度越高，萬(wàn)用表性能也越好。3. 表頭內(nèi)阻 表頭內(nèi)線圈及上下兩層盤絲的直流電阻之和稱為表頭內(nèi)阻。萬(wàn)用表表頭內(nèi)阻多在幾百到幾千歐之間。一般來(lái)說(shuō)，靈敏度越高，內(nèi)阻越大。但靈敏度相同的表頭，內(nèi)阻不盡相同。這是因?yàn)?，在制造相同表頭時(shí)，所選用的線圈和盤絲的阻值很難做到完全一致。4. 直流電壓靈敏度 直流電壓檔的內(nèi)阻R

13、與該檔滿量程電壓U的比值稱為直流電壓靈敏度，電壓靈敏度的單位是兆/V或千兆/V，簡(jiǎn)稱每伏歐姆數(shù)。電壓靈敏度越高，萬(wàn)用表性能越好。5. 直流電流檔的內(nèi)阻 電流表內(nèi)阻的大小決定于表頭內(nèi)阻及分流電阻的大小。對(duì)同一塊萬(wàn)用表而言，不同檔級(jí)的電流表，其分流電阻不同，所以內(nèi)阻也不同。電流表的額內(nèi)阻越小，質(zhì)量越小。測(cè)電流時(shí)，將電流表串聯(lián)在被測(cè)電路中，對(duì)被測(cè)電路會(huì)造成兩方面的影響：一是它的阻流作用會(huì)改變?cè)娐返墓ぷ鳡顟B(tài)；二是增加了被測(cè)電路的功耗。為了減少這兩方面的影響，內(nèi)阻越小越好。6. 歐姆檔的中值電阻 歐姆檔的內(nèi)阻稱為該檔的中值電阻。已知中值電阻的大小確定該檔的測(cè)量范圍，若中值電阻為，則該檔的測(cè)量范圍是1/

14、4-4之間。7. 交流電壓靈敏度交流電壓檔內(nèi)阻與該檔量程之比稱為交流電壓靈敏度2.3 萬(wàn)用表特性說(shuō)明(1)高準(zhǔn)確度和高分辨力；(2)電壓表具有高的輸入阻抗；(3)測(cè)量速率快；(4)自動(dòng)判別極性；(5)全部測(cè)量實(shí)現(xiàn)數(shù)字直讀；(6)自動(dòng)調(diào)零；(7)抗過(guò)載能力強(qiáng)。當(dāng)然，數(shù)字萬(wàn)用表也有一些弱點(diǎn)，如：(1)測(cè)量時(shí)不象指針式儀表那樣能清楚直觀地觀察到指針偏轉(zhuǎn)的過(guò)程，在觀察充放電等過(guò)程時(shí)不夠方便。(2)數(shù)字萬(wàn)用表的量程轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)通常與電路板是一體的，觸點(diǎn)容量小，耐壓不很高，有的機(jī)械強(qiáng)度不夠高，壽命不夠長(zhǎng)，導(dǎo)致用舊以后換檔不可靠。(3)一般萬(wàn)用表的V/檔公用一個(gè)表筆插孔，而A檔單獨(dú)用一個(gè)插孔。使用時(shí)應(yīng)注意根據(jù)被

15、測(cè)量調(diào)換插孔，否則可能造成測(cè)量錯(cuò)誤或儀表?yè)p壞。2.4萬(wàn)用表的基本原理萬(wàn)用表的基本原理是利用一只靈敏的磁電式直流電流表（微安表）做表頭。當(dāng)微小電流通過(guò)表頭，就會(huì)有電流指示。但表頭不能通過(guò)大電流，所以，必須在表頭上并聯(lián)與串聯(lián)一些電阻進(jìn)行分流或降壓，從而測(cè)出電路中的電流、電壓和電阻。下面分別介紹。2.4.1直流電壓原理圖2.1為同相端輸入，高進(jìn)度直流電壓表電原理圖為了減小表頭參數(shù)對(duì)測(cè)量精度的影響，將表頭至于運(yùn)算放大器的反饋回路中，這時(shí)，流經(jīng)表頭的電流與表頭的參數(shù)無(wú)關(guān)，只要改變一個(gè)電阻，就可以進(jìn)行量程的切換。圖2.1 直流電壓表表頭電流I與被測(cè)電壓的關(guān)系為。 圖2.1適用于測(cè)量電路與運(yùn)算放大器共地的有

16、關(guān)電路。此外，當(dāng)被測(cè)電壓較高時(shí)，在運(yùn)放的輸入端應(yīng)設(shè)置衰減器。2.4.2直流電流原理圖2.2是浮地直流電流表的電原理圖。在電流測(cè)量中，浮地電流的測(cè)量是普遍存在的。例如：若被測(cè)電流無(wú)接地點(diǎn)，就屬于這種情況。為此，應(yīng)把運(yùn)算放大器的電源也對(duì)地浮動(dòng)。按此種方式構(gòu)成的電流表就可像常規(guī)電流表那樣，串聯(lián)在任何電流通路中測(cè)量電流。 圖2.2直流電流表表頭電流I與被測(cè)電流間關(guān)系為： 可見(jiàn)，改變電阻比（/）可調(diào)節(jié)流過(guò)電流表的電流，以提高靈敏度如果被測(cè)電流較大時(shí)，應(yīng)給電流表表頭并聯(lián)分流電阻。2.4.3交流電壓原理由運(yùn)算放大器、二極管整流橋和直流毫安表組成的交流電壓表如圖2.3所示。被測(cè)交流電壓加到運(yùn)算放大器的同相端，

17、故有很高的輸入阻抗，又因?yàn)樨?fù)反饋能減小反饋回路中的非線性影響，故把二極管橋路和表頭至于運(yùn)算放大器的反饋回路中，以減小二極管本身非線性的影響。圖2.3交流電壓表表頭電流I與被測(cè)電壓的關(guān)系為：2.4.4交流電流原理如圖2.4為浮地交流電流表，表頭讀數(shù)由被測(cè)交流電流i的全波整流平均值決定，即如果被測(cè)電流I為正弦電流，即則上式可寫為則表頭可按有效值來(lái)刻度。圖2.4交流電流表 電流I全部流過(guò)橋路，其值僅與/有關(guān)，與橋路和表頭參數(shù)無(wú)關(guān)。表頭中電流與被測(cè)電壓的全波整流平均值成正比，若為正弦波，則表頭可按有效值來(lái)刻度。被測(cè)電壓的上限頻率決定于運(yùn)算放大器的頻帶和上升速率。2.4.5電阻原理圖2.5是多量程的歐姆

18、表圖2.5 歐姆表在此電路中，運(yùn)算放大器改用單電源供電，北側(cè)電阻Rx跨在運(yùn)算放大器的反饋回路中，同相端加基準(zhǔn)電壓UREF。流經(jīng)表頭的電流由上兩式消去可得 ?？梢?jiàn)，電流I于被測(cè)電阻成正比，而且表頭具有線性刻度，改變值，可改變歐姆表的量程。這種歐姆表能自動(dòng)調(diào)零，當(dāng)是電路改成電壓跟隨器，,故表頭電流為零，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)零。二極管D起保護(hù)作用，如果沒(méi)有D，當(dāng)超量程時(shí)，特別是當(dāng)，運(yùn)算放大器的輸出電壓將接近電源電壓，使表頭過(guò)載。有了D就可使輸出鉗位，防止表頭過(guò)載。調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)滿量程調(diào)節(jié)。第三章 運(yùn)算放大器的基本原理3.1 運(yùn)算放大器的工作原理運(yùn)算放大器具有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，如圖3.1所示，其中標(biāo)有

19、“+”號(hào)的輸入端為“同相輸入端”而不能叫做正端，另一只標(biāo)有“-”號(hào)的輸入端為“反相輸入端”同樣也不能叫做負(fù)端，如果先后分別從這兩個(gè)輸入端輸入同樣的信號(hào)，則在輸出端會(huì)得到電壓相同但極性相反的輸出信號(hào)：輸出端輸出的信號(hào)與同相輸人端的信號(hào)同相，而與反相輸入端的信號(hào)反相。圖3.1 運(yùn)算放大器的電路符號(hào)運(yùn)算放大器所接的電源可以是單電源的，也可以是雙電源的，如圖3.2所示。運(yùn)算放大器有一些非常有意思的特性，靈活應(yīng)用這些特性可以獲得很多獨(dú)特的用途，總的來(lái)說(shuō)，這些特性可以綜合為兩條：1、運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為無(wú)窮大。2、運(yùn)算放大器的輸入電阻為無(wú)窮大，輸出電阻為零。圖3.2 運(yùn)算放大器可接的兩種電源首先，運(yùn)算放

20、大器的放大倍數(shù)為無(wú)窮大，所以只要它的輸入端的輸入電壓不為零，輸出端就會(huì)有與正的或負(fù)的電源一樣高的輸出電壓本來(lái)應(yīng)該是無(wú)窮高的輸出電壓，但受到電源電壓的限制。準(zhǔn)確地說(shuō)，如果同相輸入端輸入的電壓比反相輸入端輸入的電壓高，哪怕只高極小的一點(diǎn)，運(yùn)算放大器的輸出端就會(huì)輸出一個(gè)與正電源電壓相同的電壓；反之，如果反相輸入端輸入的電壓比同相輸人端輸入的電壓高，運(yùn)算放大器的輸出端就會(huì)輸出一個(gè)與負(fù)電源電壓相同的電壓，如果運(yùn)算放大器用的是單電源，則輸出電壓為零。其次，由于放大倍數(shù)為無(wú)窮大，所以不能將運(yùn)算放大器直接用來(lái)做放大器用，必須要將輸出的信號(hào)反饋到反相輸入端稱為負(fù)反饋來(lái)降低它的放大倍數(shù)。如圖3.3中左圖所示，的作

21、用就是將輸出的信號(hào)返回到運(yùn)算放大器的反相輸入端，由于反相輸入端與輸出的電壓是相反的，所以會(huì)減小電路的放大倍數(shù)，是一個(gè)負(fù)反饋電路，電阻也叫做負(fù)反饋電阻。圖3.3 運(yùn)算放大器的反饋電阻接法（左：反相接法；右：同相接法）還有，由于運(yùn)算放大器的輸入電阻為無(wú)窮大，所以運(yùn)算放大器的輸入端是沒(méi)有電流輸入的它只接受電壓。同樣，如果我們想象在運(yùn)算放大器的同相輸入端與反相輸入端之間是一只無(wú)窮大的電阻，那么加在這個(gè)電阻兩端的電壓是不能形成電流的，沒(méi)有電流，根據(jù)歐姆定律，電阻兩端就不會(huì)有電壓，所以我們又可以認(rèn)為在運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸人端電壓是相同的電壓在這種情況就有點(diǎn)像用導(dǎo)線將兩個(gè)輸入端短路，所以我們又將這種現(xiàn)象叫做“

22、虛短”。3.2運(yùn)算放大器調(diào)零電路原理由于集成運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流的影響，當(dāng)運(yùn)算放大器組成的線性電路輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出往往不等于零。為了提高電路的運(yùn)算精度,要求對(duì)失調(diào)電壓和失調(diào)電流造成的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，這就是運(yùn)算放大器的調(diào)零。調(diào)零技術(shù)是使用運(yùn)放時(shí)必須掌握的。特別是在作直流放大器用時(shí)，由于輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流的影響，當(dāng)運(yùn)放的輸入為零時(shí)，輸出不為零，將影響運(yùn)算放大器的精度，嚴(yán)重時(shí)使運(yùn)算放大器不能正常工作。調(diào)零的原理是，在運(yùn)放的輸入端外加一個(gè)補(bǔ)償電壓，以抵消運(yùn)放本身的失調(diào)電壓，達(dá)到調(diào)零的目的。有些運(yùn)放已經(jīng)引出調(diào)零端，只需要按照器件的規(guī)定，接入調(diào)零電路進(jìn)行調(diào)零即可，例如本論文設(shè)計(jì)所用到的H

23、A17741。下面以HA17741為例，圖3.4給出了常用外部調(diào)零電路。它的調(diào)零電路由-12V電源、50k的電阻和調(diào)零電位器Rp組成。調(diào)零時(shí)應(yīng)將電路接成閉環(huán)，將兩個(gè)輸入端接“地”，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，使輸出電壓為。本實(shí)驗(yàn)采用的集成運(yùn)算放大器為HA17741。圖3.4調(diào)零電路第四章 萬(wàn)用表的設(shè)計(jì)及其仿真電路圖4.1總電路圖如圖4.1，為設(shè)計(jì)的總電路圖。圖4.1 總電路圖電路說(shuō)明：黑框以外部位是萬(wàn)用表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，黑框以內(nèi)是四種可能的待測(cè)元件。四種功能的切換是以開(kāi)關(guān)S1、S3、S4、S6的控制完成的，其中在圖示初始狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)S1賦予控制鍵A ，其余三個(gè)的控制鍵是B，這就能有四種組合方式，從而達(dá)到四種電

24、表的測(cè)量功能。表4.1 開(kāi)關(guān)控制電表類型AB電表類型10直流電流01交流電壓11直流電壓00交流電流其中1表示對(duì)應(yīng)鍵在初始態(tài)按下，0表示初態(tài)。黑框中以類似的方式快速切換，便于仿真的進(jìn)行。4.2 直流電流表的設(shè)計(jì)1. 直流電流表電路圖4.2為直流電流表電路圖。由于運(yùn)算放大器的凈輸入電流為零，所以流過(guò)電流表的電流就是被測(cè)電流，即流過(guò)電流表的電流與其內(nèi)阻無(wú)關(guān)。由運(yùn)算放大器構(gòu)成的電流表使其內(nèi)阻會(huì)大大降低。圖4.2 直流電流表2.確定電阻值當(dāng)被測(cè)電流達(dá)到直流電流表量程時(shí)，表頭指針達(dá)到滿刻度偏轉(zhuǎn)。由，得改變，可改變直流電流表量程。測(cè)量電流是根據(jù)歐姆定律，用合適的取樣電阻把待測(cè)電流轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的待測(cè)電壓，再進(jìn)

25、行測(cè)量。4.2.1直流電流的測(cè)量結(jié)果及其仿真電路圖1.設(shè)計(jì)方案： 當(dāng)開(kāi)關(guān)A=1, B=0,此時(shí)可以實(shí)現(xiàn)直流電流表的功能。2.測(cè)量數(shù)據(jù)：表4.2直流電流表的測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)量電流絕對(duì)誤差相對(duì)誤差輸入電流4mA3.9992mA0.0008mA0.020%6mA5.9992mA0.0008mA0.013%8mA7.9992mA0.0008mA0.010%電阻R130V/60mA=0.5KR22.5K電表選用量程0 60 mA由上表數(shù)據(jù)可以看出，輸入電流為4mA時(shí)，測(cè)量出來(lái)的電流為3.9992mA，絕對(duì)誤差為0.0008mA?？梢钥闯鲈O(shè)計(jì)的直流電流表符合要求。圖4.3直流電流表的測(cè)試圖4.3 交流電流表的設(shè)

26、計(jì)1. 交流電流表電路圖4.4為交流電流表電路圖。表頭經(jīng)整流電路接入運(yùn)算放大器的反饋回路，所以流經(jīng)表頭的電流為全波整流電流，它與表頭電阻和二極管的非線性無(wú)關(guān)。圖4.4交流電壓表2.確定電阻值當(dāng)被測(cè)電流達(dá)到交流電流表量程時(shí)，表頭指針達(dá)到滿刻度偏轉(zhuǎn)。由，得改變，可改變交流電流表量程。4.3.1 交流電流的測(cè)量結(jié)果及其電路圖1.設(shè)計(jì)方案： 當(dāng)開(kāi)關(guān)A=0, B=0,此時(shí)可以實(shí)現(xiàn)交流電流表的功能。2.測(cè)量數(shù)據(jù)：表4.3交流電流表的測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)量電流絕對(duì)誤差相對(duì)誤差輸入電流44.235mA0.235mA5.875%66.357mA0.357mA5.950%88.475mA0.475mA5.935%電阻R13

27、0V/60mA=0.5KR22.5K電表選用量程0 60 mA由上表數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)輸入電流為t時(shí)，測(cè)量電流為4.235mA，在允許的絕對(duì)誤差范圍之內(nèi)，則設(shè)計(jì)的交流電流表符合要求。圖4.5交流電流表的測(cè)試圖4.4直流電壓表的設(shè)計(jì)1. 直流電壓表電路圖4.6為直流電壓表電路圖。為了減小表頭參數(shù)對(duì)測(cè)量精度的影響，將表頭置于運(yùn)算放大器的反饋回路中，這時(shí)流經(jīng)表頭的電流與表頭的參數(shù)無(wú)關(guān)。圖4.6 直流電壓表2.確定電阻值當(dāng)被測(cè)電壓達(dá)到直流電壓表量程時(shí)，表頭指針達(dá)到滿刻度偏轉(zhuǎn)。由，得改變，可改變直流電壓表量程。4.4.1 直流電壓的測(cè)量結(jié)果及其電路圖1.設(shè)計(jì)方案： 當(dāng)開(kāi)關(guān)A=1, B=1,此時(shí)可以實(shí)現(xiàn)直流

28、電壓表的功能。2.測(cè)量數(shù)據(jù)：表4.4直流電壓表測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)量電壓絕對(duì)誤差相對(duì)誤差輸入電壓6V6.0025V0.0025V0.042%8V8.0015V0.0015V0.019%10V10.003V0.003V0.03%電阻R130V/60mA=0.5K電表選用量程0 60 mA由上表數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)輸入電壓為6V時(shí)，測(cè)量出來(lái)的電壓為6.0025V，絕對(duì)誤差為0.0025V，在接受的范圍之內(nèi)，可以看出設(shè)計(jì)的直流電壓表符合要求。圖4.7直流電壓表的測(cè)試圖4.5交流電壓表的設(shè)計(jì)1. 交流電壓表電路圖4.8為交流電壓表電路圖。該電路引入了電壓串聯(lián)負(fù)反饋，故具有很高的輸入阻抗。由于流過(guò)表頭電流為 與橋路和

29、表頭電阻無(wú)關(guān)，故可克服二極管的非線性影響。 圖4.8交流電壓表2.確定電阻值當(dāng)被測(cè)電壓達(dá)到交流電壓表量程時(shí)，表頭指針達(dá)到滿刻度偏轉(zhuǎn)。由，得改變，可改變交流電壓表量程。4.5.1交流電壓的測(cè)量結(jié)果及其電路圖1.設(shè)計(jì)方案： 當(dāng)開(kāi)關(guān)A=0, B=1,此時(shí)可以實(shí)現(xiàn)交流電壓表的功能。2.測(cè)量數(shù)據(jù)：表4.5交流電壓表的測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)量電壓絕對(duì)誤差相對(duì)誤差輸入電壓65.040V0.599V9.98%87.2015V0.7985V9.98%109.0020V0.9980V9.98%電阻R130V/60mA=0.5K電表選用量程0 60 mA由上表數(shù)據(jù)可以看出，輸入電壓為t，測(cè)量電壓為5.040V，絕對(duì)誤差為0.5

30、99V，可以看出設(shè)計(jì)的交流電壓表符合要求。圖4.9交流電壓表的測(cè)試圖4.6歐姆表的設(shè)計(jì)1. 歐姆表電路圖4.10為歐姆表電路圖。普通萬(wàn)用表歐姆檔是反向刻度的，且刻度不均勻，測(cè)量準(zhǔn)確度較低，而采用運(yùn)算放大器構(gòu)成的歐姆表可克服上述缺點(diǎn)。為歐姆表所接直流電壓。圖4.10 歐姆表2.確定電阻值當(dāng)被測(cè)電阻達(dá)歐姆表量程時(shí)，表頭指針達(dá)到滿刻度偏轉(zhuǎn)。由，得經(jīng)整理得4.6.1歐姆表調(diào)試記錄1.設(shè)計(jì)方案根據(jù)原理設(shè)計(jì)出電路圖如圖4.11所示，其中選擇2.9K歐姆，選擇3.3K歐姆。在該電路中，運(yùn)算放大器該用單電源供電，被測(cè)電阻跨接在運(yùn)算放大器的反饋電路中，同相端加基準(zhǔn)電壓，由負(fù)反饋的虛短和虛斷可知，其中表頭電流為 ，由以上三個(gè)式子可得出 。由此可知表頭電流I與被測(cè)電阻成正比，改變R的值可改變電表的量程。其中二極管起到保護(hù)電表的作用，當(dāng) 超量程特別是時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出電壓將接近電源電壓，使表頭過(guò)載，有了二極管D可使輸出鉗位，防止表頭過(guò)載。圖4.11歐