MF47指针式万用表的设计与组装
1、目的
(1) 了解指针式万用表的结构和工作原理，
(2) 掌握常用电子元件的识别，以及判断其好环的方法； (3) 学会指针式万用表的设计，会组装万用表。 (4)
2、要求
（1）根据万用表的工作原理设计和计算万用表的参数； （2）组装一块万用表。
（3）学会识别常用电子元件，以及用万用表判别其好坏。
3、指针式万用表的结构与参数
万用表的组成和工作原理：以MF47型万用表为例介绍其结构与参数
4、指针式万用表的电路工作原理
指针式万用表由磁电式表头、若干分流电阻和分压电阻、干电池、整流元件组成。
下面将四种测量原理电路作简要介绍 （1） 直流电流：
图示为测量电流的原理图：Rg 为微安表的内阻Rs为分流电阻，被测电流I自“+”端流入，分成两个支路即Ig和Is，最后回到“－”端，要测量不同的电流，可以通过改变Rs的阻值来达到。
图1测量直流电流原理图
（2）直流电压。图示为测量电压电路图。它与测量电流的电路相比仅差一个分压电阻Rv 被测电压加在+、－两端，经过Rv的分压后进入电流回路，改变分压电阻的大小，就可以改变测量电压的量程。
图2测直流电压原理图
（3）交流电压。要测量交流，附有整流器。图示电路中D1将正弦交流电压转换为单向脉动电压，单向脉动电压的平均值与交流电压的有效值成正比。所以以微安表头的指示也与交流有效值成正比。量程的选择与测量直流电压一样，可以改变分压电阻Rv的值改变被测电压的大小。
（4）电阻的测量。被测电阻也是连在“+”“－”两端，当电阻接入后，表头中就有电流I通过，如图所示：其值I=U/（Rx+Rr+Rg’）
其中Rx是被测电阻，Rg’是从a,b两端看进去的等效电阻。由上式可见电流I与被测电阻Rx有关。表上即可按此关系将电流值换算为相当于Rx的电阻值刻度。被测电阻越小，即电流越大，因此指示越大。测量前因先将接线两端短路，看偏转是否最大，而指示在零，否则可以调节电阻Rg2进行校正。
图3测量交流电压原理图
图4测量电阻原理图
5、主要参数计算
（1）直流电流电路参数计算。一个电流表，满量程就是它的灵敏度。 例如一个灵敏度为289μA，内阻为1040Ω的表头，这个表头就是一个289μA的电流表，在图1中，Ig=289μA，Rg=1040Ω。为了使头能够测量不同数量级的电流，我们可以用分流的方法来解决。例如：用Ig=289μA，Rg=1040Ω的表头测量电流为1mA的值，就必须并联一个分流电阻，其分流电阻的计算如下：（如图1所示）
I=Is+Ig Rg*Ig=Rs*Is
所以Rs=Rg*Ig/Is= Rg*Ig/（I－ Ig），已知Ig=289μA，Rg=1040Ω，Ｉ＝１mＡ 代入
则Rs=Rg*Ig/Is= Rg*Ig/（I－ Ig）＝289*10-6*1040/[1000-289*10-6]=423Ω 如果需要数个电流量程，则可采用闭环式分流电路，如图5所示。例如
图5直流电流电路参数计算
Ig=289μA，Rg=1040Ω的表头，量程分别为1mA、50mA、100 mA 、250mA四个量程的电流，由上式计算可知，最小量程时分流最小，分流电阻最大，因此，设Rs=R1+R2+R3+R4=423Ω，则Rs=423Ω。量程为50mA时的分流可按下式计算：，由图5知：
根据式： I=Is+Ig Rg*Ig=Rs*Is 此时 分流电阻为Rg’=1040+R4
代入公式：(423-R4)*( 50000-289)=289*(1040+R4)
(R1+R2+R3) *( 50000-289) = 289*(1040+423- (R1+R2+R3)) (R1+R2+R3)= 289*(1040+423)/50000=8.46Ω R4=423- R1+R2+R3=423-8.46=415.54Ω
其余类推。根据同样的方法有多个量程可以分别算出相应的分流电阻。请各位计算出其它的电阻。
（2）直流电压电路的参数计算。在万用表中，直流电压档通常把电流档的分流电阻作为表的内阻，并且为不同量程的分压电阻Rs共用，以图6a为例，我们将测量电压的电流从1mA点引入，而且将电路简化为图6b所示。此时，它实际上电压的灵敏度为I=1mA，表头电压降为1*（1040//423）=1*300=300mV的电压表。
测量电压绝大多数都是采用降压的方式来限制通过仪表的电流，多档电压表的基本电路如图6b所示。图中Rg’=300Ω,Ig’=1mA。（例U1=10V，U2=50V）
图6直流电压参数计算
Rs=R1+R2+R3=423-R4， Is=50000-289
分压电阻值可按下列公式计算
Ru1=U1/Is’－Rs’代入数据后，Ru1=U1/Is’－Rs’=10/1*10-3-300=9700Ω Ru2=(U2-U1)/ Is’－Rs’=40/1*10-3-300=40K
在万用表中，常常用每伏特的电阻值来表示电压灵敏度，即：
Ω/V=1/Ig’=1/1*10-3=1000Ω/V
（3）交流电压电路参数的计算。万用表测量交流仅限于测量正弦波。由于表头为直流，必须使交流电压整流为直流后方可测量。在万用电表中，采用半导体二极管作为整流元件。图8所示为交流电压测量电路为单向半波整流电路。电流为单向脉动电流，半波单向脉动电流为交流有效值的0.45倍，因此灵敏度为1mA的测量机构，就相当于流过交流有效值的Iv=I/0.45=2.22mA的交流电流。
设U1=10V，U2=250V 则 Ru1=U1/Iv=10/1*10-3-300=4200Ω
Ru2=(U2-U1)/ Iv－Rs’=240/2.22*10-3-300=108K
(4) 直流电阻电路参数计算。在图9所示测量电阻电路中，若将1、2两点短路，这时仪表指示恰好满刻度值。即：Imax=U/（Rg’+Rr）
将1、2两点断开，串入被测电阻 Rx，此时回路中的电流为I=U/（Rg’+Rr+Rx），若Rx= Rg’+Rr，则回路中的电流I减小到Imax/2，即表头指针恰好指在标尺的中间位置，我们称它为中值电阻，用RT来表示。 当选定RT后便可对标尺进行电阻值刻度。
图8测量交流电压原理图
指针式万用表的设计与组装
