万用表的设计与组装

万用表的设计与组装

一、实验任务

分析研究万用表电路，设计并组装一个简单的万用表

二、实验要求

1、分析常用万用表电路，说明各档的功能和设计原理；

2、设计组装并校验具有下列四档功能的万用表：

（1）直流电流档：量程1.00mA；

（2）以自制的1.00毫安电流表为基础的直流电压档：量程2.5V;

（3）以自制的1.00毫安电流表为基础的交流电压档：量程10.00V;

（4）以自制的1.00毫安电流表为基础的的电阻档（X100）：电源使用一节1.5V电池；

（5）给出将X100电阻档改造成X10电阻档的电路（不进行实际组装）；

三、实验方案

1、万用表原理

测直流电流原理。

如图1a所示，在表头上并联一个适当的电阻（叫分流电阻）进行分流，就可以扩展电流量程。改变分流电阻的阻值，就能改变电流测量范围。

测直流电压原理。

如图1b所示，在表头上串联一个适当的电阻（叫倍增电阻）进行降压，就可以扩展电压量程。改变倍增电阻的阻值，就能改变电压的测量范围。

测交流电压原理。

如图1c所示，因为表头是直流表，所以测量交流时，需加装一个并、串式半波整流电路，将交流进行整流变成直流后再通过表头，这样就可以根据直流电的大小来测量交流电压。扩展交流电压量程的方法与直流电压量程相似。

测电阻原理。

如图1d所示，在表头上并联和串联适当的电阻，同时串接一节电池，使电流通过被测电阻，根据电流的大小，就可测量出电阻值。改变分流电阻的阻值，就能改变电阻的量程。

2、实验方法的比较与选择

3、仪器的选择与配套（系统误差分析）

1）误差公式的推导

2）仪器的选择

4、测量条件与最佳参数的确定

1）测量条件

2）最佳参数

四、实验步骤

1、测定实验装置给定的微安表头的量程Io和内阻Rg;

2、自制1.00毫安电流表；

3、以自制的1.00毫安电流表为基础制作直流电压表；

4、以自制的1.00毫安电流表为基础制作交流电压表；

5、以自制的1.00毫安电流表为基础制作电阻表；

6、利用实验仪器给定的变压器、二极管、电容、电位器，自制一个简单的可调电压直流电源，用于校准直流电流表的直流电压表；

五、实验注意事项

1、每个档位实验分设计、制作、校验三个部分；

2、设计组装交流电压表时要考虑到表头是直流的，要测量交流信号就要对信号进行整流（全桥和半桥），要确定实际整流方法避免不必要的浪费；

3、交流电压表给出的是有效值，但经过整流的交流信号反映在直流电流表上是平均值，因此要建立平均值与有效值的关系，以将表头指针的指示转换为有效值；

4、电阻档设计制作X100档位的，要注意电阻档须有调零电阻，因此在设计组装直流电流表时就要考虑到设计制作电阻档的需要，将调零电阻预先放置在电流表内部。电阻表要外加电池，考虑到电池电压会逐渐降低，因此设计电路参数时电池的电压采用1.3V为宜。

5、校验电阻表时，外界电阻Rx=0时，电表指针应満偏，当表头指针在表盘刻度中间时，理论上此时的电阻表指示的电阻应是电阻表内阻的一半，即所谓中值电阻。在X100档电阻表的基础上改装成X10档电阻表时，只需要将中值电阻变为X100档是的1/10即可。

六、参考文献