万用表理论

在E，R1恒定时，若保持总电流I 不因R2支路接入而变化， R1越大 越好 一般取 R1≥100 R2
2.测量电路及参数计算
(1)直流电流测量电路
I0 r0
+-
+
-
I
E
R
I0 r0 I1 +-
R’ I2
+ I
E
R
I≤I0
分流器的形式：开路置换式和闭路抽头式
闭路抽头式
I0 r0
-+
RR R
R
1
Rp1
RT=15 RT=150 RT=1500
确定Rc取值
RT=1500=Ri E
I = Ri 设R0滑动头c点以上部分为x I0(r0 + x) = (I - I0)(Rpn- x) Rg = (r0 + x)∥(Rpn- x)
I0 r0
- +c
Rg d
Rpn-R0 I R0
R× 100 Rc2R× 10
对Ik量程有：
I0=Ik ×
Rpk Rpn+r0
=In ×
Rpk=
In Ik
× Rpn
R1=Rp1 R2=Rp2-Rp1
┇ Rn=Rpn-Rp(n-1)
Rpn Rpn+r0
K=n-1,……,3,2,1
(2)直流电压测量电路
I0 r0 +-
+
U
-
E
R
I0 r0
R’
+
+
U1
-
+ U
U2
-
-
E
R
U≤I0r0 测量电路的形式：单个式倍率器和叠加式倍率器
I
Rc
解出x 解出Rg
Rc1 R× 1
a Ri b
E
Rx
∵Ri= Rc+Rg
∴Rc= Ri-Rg
解出Rc
分别解出E=1.5V和E=1.2V 时Rc的取值，取算术平均值为 本次设计值Rc
R×10档
RT=Ri=150=Rc2∥1500 解出Rc2
R×1档
RT=Ri=15=Rc1∥1500 解出Rc1
3.万用表的校验
叠加式倍率器
I0 r0 - + Re1
I
Rpn
u1
Re2
u2
Re3
u3
-
u
+
定义：1/I为电压表的灵敏度，单位：/V
物理意义：每产生1V压降所需电阻值
U = U1 + U2 ≤I0r0 + U2
I=In=750A
Re1= Re2=
u1 I
-(Rpn∥r0 )
u2 I
-(Rpn∥r0 )-Re1
┇
┇
(3)交流电压测量电路
2.档位设计要求：
(1)直流电流测量量程分4档 0.75mA；2.5mA；5mA；25mA
(2)直流电压测量量程分3档 5V；15V；50V
(3)交流电压测量量程分2档 10V；250V
(4)直流电阻测量量程分3档
R1； R10； R100
(5) 直流电流0.75mA档和直流电压5V档共用
3.误差要求：
I=I0/5 ……
RT ∞
b.零欧姆调节
I0 r0
-+
I
R
a
b cE
R
x
I0 r0
-+ Rpn-R0
I
R0
Rg a
Ri b
R
x
0
Rc Ri= Rg+Rc E Rc≫Rg
c.欧姆表量程的扩展
理论上，任何一个欧姆表测量电阻的范围都可以是0→∞， 但由于刻度规律的非线性，误差较小的范围在RT/10→10RT
表头作用：指示被测量对象的数值。 测量电路作用：把被测值变换为适合表头工作的电压
或电流值。 转换开关作用：改变内部测量电路的连接，实现不同
档位的切换或同一档位不同量程之间的切换。
1.表头参数(满度电流I0,等效内阻r0)的测定
(1)满度电流测定
步骤：
1)测试前,将各表机械零点调整准确。 2)根据I0大小初步估算选择适当的限
理学楼B栋405调课（要求携带本人课程表）； 4. 回去后上教务处网站选课系统，如果选课时间为第八周周二或周四，也需要找
老师重新调整； 5. 要求大家严格按照自己的选课时间到实验室，提前一会，不要迟到。
设计要求 ①直流电阻测量共3档量程分别为R×1;R×10;R×100 ②电源电动势E=1.5V,要求其下降到1.2V时,仍能够短路调
零，正常工作。
在系列值中，取RT=15 则
I0 r0
- +c
Rg d
Rpn-R0 I R0
R× 100 Rc2R× 10
I
Rc
Rc1 R× 1
a Ri b
E
Rx
R× 1 R× 10 R× 100
满度相对误差计算公式： ∆X
rm = Xm×100% ∆X=X-A0
直流电流
标准表
+-
被测表
+-
R
ES
X为被校表的指示值 A0为真值，即标准表的指示值 Xm为被校表的量程满度值
直流电压
稳压电源
+
-
+标准表-
+被测表-
直流电阻
被测表
电阻箱
校验中心阻值
注意事项
1. 实验前写好预习报告，要求有理论参数计算过程，进实验室后检查； 2. 实验过程中要求记录测量数据并计算误差，实验结束后当堂交实验报告； 3. 凡是选课时间跟其他课程有冲突的同学，周二、周三上午9：00到下午3：30到
万用表的设计 与装调
一.实验简介
万用表是一种多用途，多量程的电工仪表。其类型分为数字式和指针式 两种。
数字式万用表：读数直观、准确，目前在各行业中应用广泛。 指针式万用表：又称模拟表。
二.实验任务
在规定学时内完成一台指针式万用表的设计、装配及调试任务，并要求 分流器为所有量程共用。
1.给定条件： 表头满偏转电流I0=500A；表头等效内阻r0=300
整流电路：全波整流和半波整流
f(t)
全波整流
+
0
t
-
f(t)
~
半波整流
0
t
f(t)
-+
0
t
f(t)
~
0
t
整流结果：形成方向不变,大小不断变化的周期性脉动电流
整流电路电流平均值与有效值的关系：
半波整流 I均=0.45I有效 或 I有效=2.22I均 全波整流 I均=0.9I有效 或 I有效=1.11I均 半波整流电路
流电阻和电源电压，缓慢调节使两 表中有一表先至满偏。
标准表 被测表
+ - +-
R
ES
两种情况： a.标准表先满偏(如I标准=500A,I测量＝495A)读数偏小 b.被测表先满偏(如I标准=495A,I测量＝500A)读数偏大
根据误差计算公式： ra=(被测表读数－标准表读数)/标准值100%
a情况： ra=(495-500)/500100%= -1.0% b情况： ra=(500-495)/500100%= +1.0%
I
I0 0 ∴欧姆表刻度是不均匀的
Rx= Rc+r0时
E I = Rx+(Rc+r0 )
=
I0 2
设RT= Rc+r0为中心阻值（同时又是等效内阻）
例如以电流为参考，来刻度欧姆表标尺刻度
Rx= RT= Rc+r0
Rx= RT /2 Rx= 2RT
Rx= 4RT ……
I= I0/2
I=2 I0/3
I=I0/3
UD为管压降，硅管为0.7V，锗管为0.3V
(4)直流电阻测量电路
a. 原理简述
I0 r0 -+
ab R
x
I R
cE
a,b端短路时,调节Rc使表头满偏
I = I0 = a,b端接电阻Rx时
E Rc+r0
E I = Rx+(Rc+r0 )
a,b端开路时(Rx→∞)
I→0
标记刻度
∞0
∵I与Rx是非线性的
(2)等效内阻的测定(半值法)
a.K1闭合，K2打开，调整E，R1使表 头指针满偏I=I0
b.保持E，R1不变，再合上K2 c.调整R2,使表头指针位于表盘刻度
中心I0/2 (假设总电流I = I0不变) 则R2=r0
r0
+-
K2 I K1
R
2
R
E
1
为保证总电流I=I0保持不变(合上K2时),需满足一定条件
I0 r0
-+
Rpn D1
D2
已知电压表的灵敏度为1/Ieff
I¯
Re1 Ieff
U1
Re2 U2
Ieff =2.22I
U1 Ieff
=Re1+RD+(Rpn∥r0 )
Re1=
U1 Ieff
- RD- (Rpn∥r0)
RD:整流二极管的正向电阻值 一般为500~1k
实际中用 Re1= [Ueff - UD - Ieff(Rpn∥r0)]/Ieff 来计算
电压、电流档误差（相对误差）≤5%
电阻档误差（相对误差）
≤8%
三.实验目的 1.初步了解电路设计的思路。 2.通过该大型实验，巩固电路理论知识并提高综合 应用和实际动手能力。 3.能做到正确使用万用表，读懂实际万用表电路， 具备初步的维修能力。
四.原理及设计过程 指针式万用表的组成：一个磁电系微安表头，一些附加分流、分压电阻等组成测量 电路，以及一个转换开关。
I1 2
3
I2
n
I3
In
Rp2
Rp3
Rpn
-
+
I = I1 + I2 ≤I0 + I2
In …I1 I2 I3为所需扩大 的电流量程设计值
In为最小档一般取值 略大于I0
实验取 In=1.5I0=750A
①计算分流总电阻Rpn
I0 r0=Rpn(In-I0)
Rpn=r0 ×
I0 In-I0
②计算各分流电阻