模电实验万用表的设计方案

由天下分享时间：2024/12/23 18:40:49 加入收藏我要投稿点赞

用运算放大器组成万用电表的设计

一、实验目的

1、综合利用所学知识，根据设计要求设计由运算放大器、二极管整流电路及电流表组成万用表电路图，搭出时基电路并组装调试，提高实验综合能力与实际动手能力。

2、熟悉万用表各常见功能的测试电路原理与方法。 3、进一步体会运算放大器的应用，了解其优势。

二、设计要求

1、直流电压表 2、直流电流表 3、交流电压表 4、交流电流表 5、欧姆表

满量程满量程满量程满量程

+30V 50mV

30V，50Hz~1kHz 50mA

满量程分别为 1k?，10k?,100k?

三、实验原理

在测量中，电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，万用电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被测量引起误差。此外，交流电表中的整流二极管的压降和非线性特性也会产生误差。如果在万用电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、直流电压表

图为同相端输入，高精度直流电压表电原理图。

为了减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，流经表头的电流与表头的参数无关，只要改变R1一个电阻，就可进行量程的切换。

表头电流I与被测电压Ui的关系为

I?Ui R1应当指出，图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、直流电流表

图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?(I1?I)R2

R1)I1 R2?I?(1?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。

3、交流电压表

由运算放大器、二极管整流桥和直流毫安表组成的交流电压表如图所示。被测交流电压ui加到运算放大器的同相端，故有很高的输入阻抗，又因为负反馈能减小反馈回路中的非线性影响，故把二极管桥路和表头置于运算放大器的反馈回路中，以减小二极管本身非线性的影响。