多量程直流数字电压表
数字电压表的概述
数字电压表的概述数字电压表是一种用来测量电路中的电压的仪器。
它可以用来测量直流电压和交流电压，广泛应用于电子工程、电力工程、通信工程等领域。
数字电压表具有精确度高、测量范围广、操作简单等优点，成为现代电子测量仪器中不可或缺的一部分。
数字电压表的基本原理是将被测电压转换为与之成正比的电流或电荷，再通过电路进行放大和处理，最后将结果显示在数字显示屏上。
数字电压表的核心部件是模拟到数字转换器(ADC)，它负责将模拟电压转换为数字信号，并传递给数字处理单元进行处理和显示。
数字电压表通常还配备了保护电路，以防止电压过高或过低对仪器造成损坏。
数字电压表具有很高的精确度，通常可以达到0.1%甚至更高的精度。
这意味着在测量电压时，数字电压表的误差非常小，可以提供可靠的测量结果。
数字电压表的测量范围也很广，可以覆盖几毫伏到几千伏的电压范围，满足不同应用场景的需求。
数字电压表操作简单，通常只需要将测量引线连接到被测电路的正负极，然后选择合适的量程和测量模式，即可进行测量。
数字电压表的显示屏通常会显示电压数值和量程单位，方便用户直观地读取测量结果。
一些高级的数字电压表还具有自动量程切换、数据记录、峰值保持等功能，进一步提高了测量的便利性和灵活性。
数字电压表的应用非常广泛。
在电子工程中，数字电压表被用来测量电路中各个节点的电压，以验证电路设计的正确性。
在电力工程中，数字电压表可以用来测量电力系统中的电压变化，以监测电网的稳定性。
在通信工程中，数字电压表可以用来测量通信设备中的电压信号，以确保通信质量的稳定性。
总的来说，数字电压表是一种精确、方便、实用的电子测量仪器。
它的出现极大地简化了电压测量的过程，提高了测量的准确性和效率。
数字电压表在各个领域都有着广泛的应用，为工程师和技术人员提供了强大的测量工具。
随着科技的不断发展，数字电压表也在不断创新和改进，将会有更多的功能和特性加入进来，进一步满足不同领域的测量需求。
仪表电压、电流量程的扩展
0R I 图 1-10RI mA 500图 1-2仪表电压、电流量程的扩展一．实验目的1．掌握直流电压表、电流表扩展量程的原理和设计方法； 2．学会校验仪表的方法。
二．原理说明多量程电压表或电流表由表头和测量电路组成。
表头通常选用磁电式仪表，其满量程和内阻用Iｍ和R 0表示。
多量程（如1V 、10V ）电压表的测量电路如图1－1所示，图中R 1、R 2称为倍压电阻，它们的阻值与表头参数应满足下列方程：V 1)(10m =+R R I V 10)(210m =++R R R I多量程（如10ｍA 、100ｍA 、500ｍA ）电流表的测量电路如图1－2所示，图中R 3、R 4、R 5称为分流电阻，它们的大小与表头参数应满足下列方程：3543m 01010)(-⨯⨯++=R R R I R354m 3010100)()(-⨯⨯+=+R R I R R 35m 43010500)(-⨯⨯=++R I R R R当表头参数确定后，倍压电阻和分流电阻均可 计算出来。
根据上述原理和计算，可以得到仪表扩展量程的方法。
扩展电压量程：用表头直接测量电压的数值为I ｍR 0，当用它来测量1V 电压时，必须串联倍压电阻R 1，若测量10V 电压时，必须串联倍压电阻R 1和R 2。
扩展电流量程：用表头直接测量电流的数值为I ｍ，当用它来测量大于I ｍ的电流时，必须并联分流电阻R 3、R 4、R 5，如图1－2所示，当测量10ｍA 时，‘－’端从‘ａ’引出，当测量100ｍA 时，‘－’端从‘ｂ’引出，当测量500ｍA 时，‘－’端从‘ｃ’引出。
通常，用一个适当阻值的电位器与表头串联，以便在校验仪表时校正测量数值。
磁电式仪表用来测量直流电压、电流时，表盘上的刻度是均匀的（即线性刻度）。
因而，扩展后的表盘刻度根据满量程均匀划分即可。
在仪表校验时，必须首先校准满量程，然后逐一校验其它各点。
三．实验设备1．直流数字电压表、直流数字电流表（EEL －06组件或EEL 系列主控制屏） 2．恒压源（EEL —Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均含在主控制屏上，根据用户的要求，可能有两种图 1-3配置（1）＋6 V （+5V ），＋12V ，0～30V 可调或（2）双路0～30V 可调。
用量程为200mV的数字电压表组成多量程的电压表和电流表
用量程为200mV 的数字电压表组成多量程的电压表和电流表实验目的：1、了解数字电表的构成及基本原理。
2、学会万用表的正确使用。
3、掌握分压、分流电路的设计原理并能将数字电表进行正确改装。
实验器材：实验仪、 200mV 通用数字万用表数字式电表：是将输入的模拟电信号(V 、I 、R)转化为电压信号(U IN <200mV )，通过模拟/数字转换器(A/D 转换器)转换成二进制数码，为了能直观地读出信号大小的数值，数字信号需经过数码变换（译码）转换成十进制后由数码管或 LCD 液晶屏显示出来，再进行显示和处理（如存储、传输、打印、运算等）。
数字测量仪表的核心是模/数（A/D ）转换器。
A/D 模数转换器：将输入电压和参考电压通过电容器恒流充放电联系在一起，参考电压一定时，其所能测量的最大输入电压即一定，两者之间的关系为：ref x V V 2maxA/D模数转换电路的原理：当输入电压为Vx时，在一定时间T1内对电量为零的电容器进行恒流充电（恒流电流的大小与待测电压Vx成正比），这样电容器两极板之间的电量将随时间线性增加，电容器上积累的电量Q与被测电压Vx成正比，T1时间到，充电结束；然后转换开关，将参考电压反向加到电容器上，让其恒流放电（恒流电流的大小与参考电压Vref成正比），并开始计时，当电容器两端之间的电量线性减小直到减小为零时停止计数，得到计数值N2，经后续转换后数字显示输出。
实验步骤1、多量程电压表在数字电压表头（最大输入200 mV）前面加一级分压电路（分压器），可以扩展直流电压测量的量程。
如图所示，U0为数字电压表头的量程（200 mV），r为其内阻（如10 MΩ），r1、r2为分压电阻，U i0 为扩展后的量程。
分压电路原理图由于r >> r2，所以分压比为：扩展后的量程为: 思考：如U 0= 200 mV ， 若测量最大电流为 I 0= 20 mA 的电流，则，取样电阻R = ？2、多量程电流表测量电流的原理是：根据欧姆定律，用合适的取样电阻把待 测电流转换为相应的电压，再进行测量。
数字万用表设计实验 (4)
数字万用表设计性实验[概述] 随着数字测量技术的日趋普及，指针式仪表已经逐渐被淘汰，我厂对“指针式改装电表实验”进行了改进，现采用了“数字万用表设计性实验”，使学生对数字电表的原理和使用方法有了深入的理解和应用，深得广大院校师生的好评。
一、实验目的1.掌握数字万用表的工作原理、组成和特性2.掌握数字万用表的校准方法和使用方法3.掌握分压及分流电路的连接和计算4.了解整流滤波电路和过压过流保护电路的功用二、实验仪器1.DM-Ⅰ数字万用表设计性实验仪一台2.三位半或四位半数字万用表一台（另配）三、实验原理1.数字万用表的特性与指针式万用表相比较，数字万用表有如下优良特性：⑴高准确度和高分辨力三位半数字式电压表头的准确度为±0.5％，四位半的表头可达±0.03％，而指针式万用表中使用的磁电系表头的准确度通常仅为±2.5％。
分辨力即表头最低位上一个字所代表的被测量数值，它代表了仪表的灵敏度。
通常三位半数字万用表的分辨力可达到电压0.1mV、电流（指电流强度，下同）0.1μA、电阻0.1Ω，远高于一般的指针式万用表。
⑵电压表具有高的输入阻抗电压表的输入阻抗越高，对被测电路影响越小，测量准确性也越高。
三位半数字万用表电压挡的输入阻抗一般为10MΩ，四位半的则大于100MΩ。
而指针式万用表电压挡输入阻抗的典型值是20～100kΩ/V。
⑶测量速率快数字表的速率指每秒钟能完成测量并显示的次数，它主要取决于A/D转换的速率。
三位半和四位半数字万用表的测量速率通常为每秒2～4次，高的可达每秒几十次。
⑷自动判别极性指针式万用表通常采用单向偏转的表头，被测量极性反向时指针会反打，极易损坏。
而数字万用表能自动判别并显示被测量的极性，使用起来格外方便。
⑸全部测量实现数字式直读指针式万用表尽管刻画了多条刻度线，也不能对所有挡进行直接读数，需要使用者进行换算、小数点定位，易出差错。
特别是电阻挡的刻度，既反向读数（由大到小）又是非线性刻度，还要考虑挡的倍乘。
数字万用表设计
数字万用表设计实验报告实验名称：数字万用表设计 实验日期 ____________温度___________压力___________ 同组者 ___________一、实验预习部分(实验前完成，并检查，教师签名) 1，实验目的：1, 掌握数字万用表的工作原理、组成和特性。
2, 掌握数字万用表的校准和使用。
3, 掌握多量程数字万用表分压、分流电路计算和连接；学会设计制作、使用多量程数 字万用表。
2，实验原理：1、直流电压测量电路在数字电压表头前面加一级分压电路（分压器），可以扩展直流电压测量的量程。
数字万用表的直流电压档分压电路如图（2）所示，它能在不降低输入阻抗的情况下，达到准确的分压效果。
例如：其中200 V 档的为分压比为：001.010*********==+++++MKR R R R R R R其余各档的分压比分别为：图（2）实用分压器电路档位 200mV 2V 20V 200V 2000V 分压比 1 0.1 0.010.001 0.0001实际设计时是根据各档的分压比和总电阻来确定各分压电阻的，如先确定M R R R R R R 1054321=++++=总再计算200V 档的电阻：K R R R 10001.054==+总，依次可计算出3R 、2R 、1R 等各档的分压电阻值。
更换量程是需要调整小数点的显示，使用者可方便地读出测量结果。
2、直流电流的测量测量电流是根据欧姆定律，用合适的取样电阻把待测电流转换为相应的电压，再进行测量。
如图（3）图（3）电流测量原理实用数字万用表的直流电流档电路，如图（4）所示。
图（4）实用分流器电路图（4）中各档分流电阻是这样计算的，先计算最大电流档（2A ）的分流电阻5R （数字电压表最大输入为200mV ）)(1.022.0505Ω===A V I U R m ，再计算200mA 档的4R ：)(9.01.02.02.05404Ω=-=-=R I U R m 依次可以计算出3R 、2R 和1R ，请同学们自己练习。
实验二十八数字万用表设计性实验
实验⼆⼗⼋数字万⽤表设计性实验实验⼆⼗⼋数字万⽤表设计性实验⼀、实验内容：1、制作量程200mA的微安表（表头）；2、设计制作多量程直流电压表；3、设计制作多量程直流电流表；⼆、实验仪器：三位半数字万⽤表三、实验原理1、数字万⽤表的组成数字万⽤表的组成见图28.1。
图28.1 数字万⽤表的组成数字万⽤表其核⼼是⼀个三位半数字表头，它由数字表专⽤A/D转换译码驱动集成电路和外围元件、LED数码管构成。
该表头有7个输⼊端，包括2个测量电压输⼊端(IN+、IN-)、2个基准电压输⼊端(V REF+、V REF -)和3个⼩数点驱动输⼊端。
2、直流数字电压表头“三位半数字表头”电路单元的功能:将输⼊的两个模拟电压转换成数字，并将两数字进⾏⽐较，将结果在显⽰屏上显⽰出来。
利⽤这个功能，将其中的⼀个电压输⼊作为公认的基准，另⼀个作为待测量电压，这样就和所有量具或仪器的测量原理⼀样，能够对电压进⾏测量了。
见图28.2。
图28.2 200mV(199.9mV)直流数字电压表头及校准电路3、多量程直流数字电压表在数字电压表头前⾯加⼀级分压电路(分压器)，可以扩展直流电压测量的量程。
如图28.3所⽰，U 0为电压表头的量程(如200mV)，r 为其内阻(如10M Ω)，r 1、r 2为分压电阻，U i0为扩展后的量程。
图28.3 分压电路原理图28.4多量程分压器原理电路多量程分压器原理电路见图28.4。
图28.5 实⽤分压器电路采⽤图28.4的分压电路虽然可以扩展电压表的量程，但在⼩量程档明显降低了电压表的输⼊阻抗，这在实际使⽤中是所不希望的。
所以，实际数字万⽤表的直流电压档电路为图5所⽰，它能在不降低输⼊阻抗的情况下，达到同样的分压效果。
数字电压表 0～U 00～U i0 r 1r 2 r IN+IN-U 动U4、多量程直流数字电流表测量电流的原理是：根据欧姆定律，⽤合适的取样电阻把待测电流转换为相应的电压，再进⾏测量。
直流数字电压表 原理
直流数字电压表原理
直流数字电压表是一种测量直流电压的仪器。
其工作原理基于安培定律和欧姆定律。
安培定律表明，在一段电路中，电流的大小与通过该电路的电压成正比。
欧姆定律则说明了电流与电阻之间存在着一种线性关系，即电流等于电压除以电阻。
直流数字电压表利用这两个定律来测量直流电压。
在测量过程中，它通过将待测电压与已知电阻串联，通过分压的原理来测量电压的大小。
具体来说，直流数字电压表内部包含一个系列的电阻，这些电阻可通过旋钮来选用。
当待测电压施加到测量端口上时，电压会通过选用的电阻产生分压作用，使得仪表内部的电路中流过的电流减小。
测量电路中的电流经过放大和转换后，传递给数字显示部分。
数字显示部分将接收到的电流信号转换为对应的电压值，并将其显示在屏幕上。
由于数字显示部分已经预先校准，所以在测量过程中，我们可以直接看到数字显示屏上的数值，从而得知待测电压的大小。
总的来说，直流数字电压表通过选取不同的电阻来实现电压的分压，并通过数字显示部分将分压形成的电流信号转换成相应的电压值，从而实现对直流电压的测量。
实验十 多功能数字电表和万用表的设计(部分
12级电科专业《专业实验》安排表（2015下半年）说明：14周3（上课时间为第103每一时间段实验为4学时，下午上课时间：14:30-17:30每次实验上课前需认真预习相关实验内容并写好预习报告每位学生准备8张16开实验报告纸，8张32开原始记录纸。
讲义份数：导热系数？份,电源特性？份,声光电路？份。
所开设实验的房间管理由各位老师自己承担。
理学院物理实验室2015.09.06实验十多功能数字电表和万用表的设计数字电表以它显示直观、准确度高、分辨率强、功能完善、性能稳定、体积小易于携带等特点在科学研究、工业现场和生产生活中得到了广泛应用。
数字电表工作原理简单，完全可以让同学们理解并利用这一工具来设计对电流、电压、电阻、压力、温度等物理量的测量，从而提高大家的动手能力和解决问题能力。
【实验目的】1、了解数字电表的基本原理及常用双积分模数转换芯片外围参数的选取原则、电表的校准原则以及测量误差来源。
2、了解万用表的特性、组成和工作原理。
3、掌握分压、分流电路的原理以及设计对电压、电流和电阻的多量程测量。
4、了解交流电压、三极管和二极管相关参数的测量。
5、通过数字电表原理的学习，能够在传感器设计中灵活应用数字电表。
【实验仪器】1、DH6505数字电表原理及万用表设计实验仪。
2、四位半通用数字万用表。
（自备）3、示波器。
（自备）4、ZX25a电阻箱。
（自备）【实验原理】一、数字电表原理常见的物理量都是幅值大小连续变化的所谓模拟量，指针式仪表可以直接对模拟电压和电流进行显示。
而对数字式仪表，需要把模拟电信号(通常是电压信号)转换成数字信号，再进行显示和处理。
数字信号与模拟信号不同，其幅值大小是不连续的，就是说数字信号的大小只能是某些分立的数值，所以需要进行量化处理。
若最小量化单位为∆，则数字信号的大小是∆的整数倍，该整数可以用二进制码表示。
设∆=0.1mV ，我们把被测电压U 与∆比较，看U 是∆的多少倍，并把结果四舍五入取为整数N (二进制)。
数字电压表
目录引言 (1)1 设计目的和要求 (3)1.1 设计目的 (3)1.2 设计内容及要求 (3)2 数字电压表的基本原理 (3)2.1 数字电压表组成电路 (3)2.2 系统功能 (4)3 元器件的介绍 (5)3.1132A/D转换器MC14433的介绍 (5)3.2MC14433引脚功能说明 (8)3.3 七段锁存—译码—驱动器CD4511的介绍 (10)3.4 七路达林顿驱动器阵列MC1413的介绍 (12)3.5 高精度低漂移能隙基准电源MC1403的介绍 (12)4 课程设计调试的要点 (12)4.1 电路调试 (12)4.2 功能调试 (13)5 课程设计器材和供参考选择的元器件 (13)6 课程设计报告结论 (14)6.1 按设计内容要求整理实验数据及调试中的波形 (14)6.2 画出设计内容中的电路图、接线图 (15)6.3 总结设计数字电压表的体会 (15)参考文献 (16)引言传统的模拟式（即指针式）电压表已有100多年的发展史，虽然不断改进与完善，仍无法满足现代电子测量的需要，数字电压表自1952年问世以来，显示强大的生命力，现已成为在电子测量领域中应用最广泛的一种仪表。
数字电压表简称DVM（Digital Voltmeter），它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。
智能化数字电压表则是最大规模集成电路（LSI）、数显技术、计算机技术、自动测试技术（ATE）的结晶。
一台典型的直流数字电压表主要由输入电路、A/D转换器、控制逻辑电路、计数器（或寄存器）、显示器，以及电源电路等级部分组成，如下图1-1所示：图1-1 直流数字电压表的基本方框图其中A/D转换器是数字电压表的核心，xu表示其输入。
它的数字输出可由打印机记录，也可以送入计算机进行数据处理。
数字电压表与指针式电压表相比具有以下特点：（1）显示清晰、直观、读数准确传统的模拟式电压表必须借助指针和刻度盘进行读数。
直流数字电压表设计方案及原理
直流数字电压表设计方案及原理直流数字电压表是一种用于测量直流电压的电子设备。
其设计方案及原理如下：设计方案：1. 选择合适的电压测量范围：根据实际需求选取合适的电压测量范围，可以是几个固定的范围或可调节的范围。
2. 选择适当的电压分压电阻：为了避免将高电压直接施加在测量电路上，通常会使用电压分压电阻将输入电压降低到安全范围内。
3. 选择合适的运算放大器：运算放大器用于放大电压信号，并将其转换为数字信号。
选择合适的运算放大器可以保证测量的准确性和稳定性。
4. 添加A/D转换器：A/D转换器将模拟电压信号转换为数字信号，以便于微处理器或显示器进行处理和显示。
5. 添加微处理器或显示器：微处理器可以对转换后的数字信号进行处理、计算和显示。
显示器可以直接显示测量结果。
原理：1. 电压分压：通过选择合适的电阻进行电压分压，将输入电压降低到运算放大器可接受的范围内。
2. 运算放大器放大：运算放大器将输入电压放大到合适的范围内，通常使用差分放大器进行放大，并通过负反馈控制放大倍数。
3. A/D转换：通过A/D转换器将模拟电压信号转换为数字信号。
A/D转换器将连续的模拟信号离散化为一系列数字值，通常使用逐次逼近型或积分型A/D转换器。
4. 数字处理和显示：微处理器对转换后的数字信号进行处理和计算，可以进行单位转换、数据平滑等操作，并将结果显示在显示器上。
总结：直流数字电压表通过电压分压、运算放大、A/D转换和数字处理等步骤，将输入的直流电压转换为数字信号，并通过显示器显示测量结果。
设计方案需要选择合适的电压测量范围、电压分压电阻、运算放大器、A/D转换器和显示器，以保证测量的准确性和稳定性。
数字电流表和数字电压表
附录三 数字电流表和数字电压表数字式仪表在目前的电工基础实验中得到越来越广泛的应用。
学会使用数字式仪表对培养学生动手能力有着十分重要的作用。
一、数字直流电流表1.单量程数字直流电流表单量程数字直流电流表主要由数字电压基本表和分流电阻并联而成,其结构示意图如附录图3-1所示。
单量程数字直流电流表是根据并联电路的分流原理制成的。
电路分流电阻与数字电压基本表并联,分流电阻的作用是分流大部分被测电流,这就有效地保护了数字电压基本表测量机构,对于数字电压基本表来说,它的输入阻抗很大,对电流分流作用极小,故可忽略不计。
另外,分流电阻产生的压降将电流转换为数字基本表输入电压U I N以实现I/U转换。
2.多量程数字直流电流表多量程数字直流电流表是采用不同的分流电阻与数字电压基本表并联制成,其电路如附录图3-2所示。
该电路采用分流电阻的环形接法。
附录图3-1单量程数字直流电流表附录图3-2多量程数字直流电流表多量程数字直流电流表的原理与单量程数字直流电流表相同,都是通过不同阻值的分流电阻达到扩大量程的目的。
二、数字直流电压表1.单量程数字直流电压表单量程数字直流电压表由数字电压基本表和分压器电阻串联而成,其结构示意图如附录图3-3所示。
由附录图3-3所示原理图可知,单量程数字直流电压表是在数字电压基本表的基础上,根68据串联电路的分压原理,采用分压器电阻分压,来达到保护数字电压基本表测量机构和扩大量程的目的。
数字电压基本表的输入电阻很大,可以忽略不计。
2.多量程数字直流电压表多量程数字直流电压表由数字电压基本表、量程转换开关、多组分压器组成。
附录图3-4所示为五量程数字直流电压表。
附录图3-3单量程数字直流电压表附录图3-4五量程数字直流电压表多量程数字直流电压表根据分压原理,采用共附加分压电阻分压,来达到扩大量程的目的。
三、数字交流电流表及数字交流电压表数字交流电流表及数字交流电压表主要由测量线路、整流式AC/DC转换器(交流信号转换成直流信号的装置)和数字电压基本表构成。
电压表的量程和分度
电压表的量程和分度电压表是一种常用的电气测量仪器，用于测量电路中的电压大小。
它通过将电压转换成电流或电阻信号，再通过电流或电阻的变化来测量电压值。
电压表的量程和分度是衡量其测量精度和可靠性的重要指标。
量程是指电压表能够测量的最大电压值。
通常，电压表的量程可以分为直流量程和交流量程。
直流量程一般用直流电压表示，如2V、20V、200V等，而交流量程则用交流电压表示，如2V、20V、200V等。
量程的选择要根据被测电压的范围来确定，选择过小的量程会导致电压表溢出，选择过大的量程则会降低测量精度。
分度是指电压表刻度上的间隔。
可以理解为电压表的刻度精度。
通常，电压表的分度可以分为小刻度和大刻度。
小刻度用于更精确地测量电压值，一般为0.1V或0.01V，而大刻度则用于更快速地估计电压值，一般为1V或10V。
分度的选择要根据测量精度的要求来确定，选择小刻度可以提高测量精度，但读数精度较低，而选择大刻度则可以提高读数精度，但测量精度较低。
电压表的量程和分度的选择与电路的特性有关。
一般来说，当测量的电压较大时，应选择较大的量程，以避免溢出现象。
而当测量的电压较小时，应选择较小的量程，以提高测量精度。
分度的选择则要根据测量的要求来确定，如果需要较高的测量精度，应选择较小的分度。
电压表的量程和分度对测量结果的影响是相互关联的。
量程决定了电压表能够测量的电压范围，而分度则决定了电压表的读数精度。
量程和分度的选择要根据具体的测量需求来确定，以保证测量结果的准确性和可靠性。
电压表的量程和分度是衡量其测量精度和可靠性的重要指标。
合理选择量程和分度可以提高测量精度和读数精度，从而准确地测量电路中的电压大小。
在使用电压表进行测量时，我们应该根据被测电压的范围和要求来选择合适的量程和分度，以确保测量结果的准确性和可靠性。
万用表的设计与组装
万用表的设计与组装一、实验目的1． 掌握数字万用表的工作原理、组成和特性。
2． 掌握数字万用表的校准和使用。
3． 掌握多量程数字万用表分压电路计算和连接。
二、实验设备万用表设计与组装实验仪、标准数字万用表。
(一) 万用表的设计与组装实验仪这一部分主要由分压电阻、分流电阻、分档电阻电路、AC/DC 转换电路、二极管与通断测试电路、待测交流电压电流、待测直流电压电流、三极管测量、数字显示表头（200mV 量程）等部分组成。
数显表头：数显表头是数字式万用表的重要部件，便携式万用表一般采用液晶显示式数显表头，本实验仪采用数码管显示数显表头，这两种数显表头的电路工作原理基本相同，只是所用电源、显示及其驱动方式不同。
数显表头内部有一个参考电压REF V ，通常也称作基准电压，当表头的输入端接入值为IN V 的被测电压时，表头的显示数N 由下式决定：REF IN V V N 1000=。
REF V 通常可取为1.000V 或100.0mV ，本实验仪去后者。
这样，如果mV V IN 4.123=，则1234=N 。
如果将右起第二位数码管的小数点点亮，则显示数就与所测电压值一致。
不同的测量档位，应点亮的小数点位置也应随之而变。
（二）标准数字万用表（用户自备） 用于校准设计组装的万用表。
三、实验原理1． 直流电压测量电路在数字电压表头前面加一级分压电路（分压电阻），可以扩展直流电压测量的量程。
数字万用表的直流电压档分压电路如图一所示，它能在不降低输入阻抗的情况下，达到准确的分压效果。
例如：其中200 V 档的分压比为：001.010*********==+++++M KR R R R R R R实际设计时是根据各档的分压比和总电阻来确定各分压电阻的，如先确定M R R R R R R 1054321=++++=总再计算200V 档的电阻：K R R R 10001.021==+总，依次可计算出3R 、4R 、5R 等各档的分压电阻值。
数字电压表
数字电压表
数字电压表是一种测量电压的仪器，它使用数字显示来直
接显示电压值。
与传统的指针式电压表相比，数字电压表
更精确和方便使用。
它通常具有以下特点：
1. 数字显示：数字电压表使用 LED 或 LCD 显示屏来显示
电压值，可以直观地读取数字结果。
2. 高精度：数字电压表通常具有较高的测量精度，可以显
示小数点后的位数，如小数点后几位或小数点后几位。
3. 自动量程选择：数字电压表通常具有自动量程选择功能，可以根据被测电压的大小自动选择合适的量程，避免过量
程或欠量程。
4. 多功能：数字电压表通常具有多种测量功能，可以测量直流电压（DCV）、交流电压（ACV）、电流
（DCA/ACA）、电阻（Ω）、电容（F）等。
5. 数据保存和记录：一些高级数字电压表可以保存和记录测量的数据，可以通过 USB 接口将数据传输到电脑或其他设备进行分析和处理。
6. 自动断电：为了节省电池电量，数字电压表通常具有自动断电功能，当一段时间内没有进行测量时，仪器会自动断电。
总的来说，数字电压表具有精度高、方便实用、功能多样等优点，广泛应用于电子设备维修、实验室实验、工业自动化等领域。
数字电压表的改装与校准
但是，由于数字式表头的内阻很高
(一般大于10MΩ) ，如果要把表头改
装成的10V电压表，则需要串联的电阻
将高达500MΩ ，太高的电阻器阻值不易
图1
做准确，而且电表内阻太高很容易受外界
干扰，所以仪器中实际采用图1电路量程电压表
数字电压表内阻很大，电流很 小，可认为几乎没有电流流过，其 电压值等于与之并联的电路电压。
计 算结果和不确定度，写出结果表达式。注意作图要用坐标纸）
6、误差分析
实验数据表格
1、改装成双量程的直流电压表
已知 Rg= 100kΩ,Ug=200mV, U1=2V U2=20V 计算可得： R1= R2= R3=
实验数据表格
表一、校准量程为2V的组装后的直流电压表
相对误差：E
U m ax*100%
U1
改装表的精度等级为：
电表的精度等级分为七个等级：
实验数据表格
R1
R2
R3)
I1
Ug
(R2 R3) I2 U g
R3 I3 U g
R1 U
1 g ( I1
1 )
I2
R
2
U
g
(
1 I2
1) I3
R
3
Ug I3
实验仪器
数字万用表（三位半，四位半各一个），直 流稳压电源，变阻箱，电位器，电阻箱等
实验步骤
1.将数字万用表的直流电压200mV量程档，组装成量程分别 为2V和20V的直流电压表，要求直流电压表的内阻为100kΩ。
示的位数有3
1 2
和4 1
2
两种。
数字式电压基本表主要包括模拟和数字两大部分。
数字式电压基本表的结构方框图
直流电压表、电流表量程的扩展
R3、R4、R5并联, “-”端从“a”引出
3）它测量图2-5-3所示电路中的电流，并用直流数字电 流表校验
电工技术实验课程团队
图2-5-3 校验电路
四、实验内容
3、扩展电流量程10mA 4）如果在满量程时有误差，则用电位器RP2调整 5）校验其他各点，将校验数据记录在自拟的数据表格中 在图2-5-3中，直流电源输出12V，制作的电流表、直流
2）将表头和电位器RP1（470Ω）及倍压电阻R1、串联，
组成1V的电压表 3）用直流数字电压表，校验满量程，如果在满量程时有
误差，则可使用电位器RP1调整 4）校验其他各点，将校验数据记录在自拟的数据表格中
电工技术实验课程团队
四、实验内容
2、扩展电压量程10V
1）将表头和电位器RP1（470Ω）及倍压电阻R2、串联，
黑
0
II III 倍率 误差
0
0
100
阻
棕
1
1
1
101
±1%
红
2
2
2
102
±2%
的
橙
3
3
3
103
色
黄
4
4
4
104
绿
5
5
5
105 ±0.5%
环
兰
6
6
6
±0.25
标
紫
7
7
7
灰
8
8
8
±0%.1%
识
白
9
9
9
金
10－1 ±5%
银
10－2 ±10%
电工技术实验课程团队
直流数字电压表的改装与校准
直流数字电压表的改装与校准
作者：汪文明， 孙文斌， WANG Wen-ming， SUN Wen-bin
作者单位：安徽工业大学数理学院,安徽马鞍山,243002
刊名：
安徽工业大学学报（自然科学版）
英文刊名：JOURNAL OF ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE)
年，卷(期)：2008，25(4)
引用次数：0次
参考文献(4条)
1.柳金龙浅谈数字电压表的特点[期刊论文]-中国计量 2004(8)
2.杨巧玲.吴艳芳.邵静数字电压表小电压示值的校准方法 2006(z2)
3.金清理.黄晓虹基础物理实验 2007
4.李中山数字电压表组装及扩展应用实验 1999(5)
相似文献(1条)
1.期刊论文李龙海.李维晖.范朝霞.张宏.LI Long-hai.LI Wei-hui.FAN Zhao-xia.ZHANG Hong简式多量程微电流源数字计量仪及其应用-大学物理2001,20(6)
介绍了"简式多量程微电流源数字计量仪"的结构、原理及应用.该仪器可用于测量光电管中光电流与真空电离规管中离子流计量电路等各种微电流源领域中.
本文链接：/Periodical_hdyjxyxb200804026.aspx
下载时间：2010年4月29日。
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电子技术课程设计报告专业班级：学生学号：学生姓名：指导教师：设计时间：自动化与电气工程学院设计课题题目： 多量程直流数字电压表一、设计任务与要求1．设计并制作一个直流稳压电源，设计要求为 （1） 输入电压为220V （2） 输出电压为±5V 2．设计一个213直流数字电压表，设计要求为分辨率 （1） 测量量程：基本量程：200mV 0.1mV扩展量程：2V 1mV20mV 0.01mV（2） 测量范围： 0mV~2V (3 ) 显示范围：十进制数0~1999（4） 使用双积分A/D 转换器ICL7107完成直流电压的数字化转换二、电路原理分析与方案设计 1. 设计要求分析数字电压表由电阻网络（量程调整）、直流放大（运放组成）、电压极性判断、A/D 转换、数码（液晶）显示等部分组成。
直流数字电压表主要完成对电位器或外部电压的测量与显示。
因此，为了适应不同大小的的待测模拟电压信号，应该有测量量程的选择功能。
ICL7107是双积分式三位半A/D 转换器，可构成基本量程200Mv,而扩展量程20V 可由电阻电位器分压，2V 量程可由运放放大。
2. 方案设计（1）±5V 直流稳压电源首先通过中心抽头的18V 电源变压器，输出电压经过四个二极管组成的桥式整流电路整流后通过电容滤波，然后通过三端稳压管LM7805和KV7905分别对正负电压进行稳压，在对输出电压进行滤波，从而得到较为稳定的±5V 直流稳压电源。
（2）213直流数字电压表将输入电压分别通过电阻电位器和μA741运放放大器进行缩小和放大，将输出信号输入到ICL7107 A/D 转换器V-IN 端，经过A/D 转换电路、参考电压电路、复位电路、时钟电路等电路完成数据转换及传输，最后通过213数码管进行显示。
三、单元电路分析与设计1．单元电路原理分析电源：(1) 电源变压器是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。
[2]B1为带中心抽头的18V变压器。
220V的交流市电通过电源变压器变换成交流低压，而带中心抽头的变压器将电压分为正负两端。
变压器的选择要根据所需的输出电压大小来确定，原则是变换后的电压必须至少比输出电压高3伏。
本次电路需要的是±5V，所以通过变压器后的电压应为9V。
（2）桥式整流电路在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。
选择电容滤波电路后，直流输出电压：Uo1=(1.1～1.2)U2。
[2]D1D2D3D4是由四个二极管两两并联后接入输出电压，根据二极管的单向导通原理，分别把正负电压整流并输出。
本电路使用的二极管型号为IN4007，适用范围为正向电流1A,最大反向电压为1000V（3）滤波电容可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。
电容滤波是利用电容的充放电作用使整流输出电压变得平稳，而且电压幅值升高，滤波效果好，适于各种整流电路。
滤波电容的选择主要是种类和容量、耐压值的确定。
常用的整流滤波电容有铝电解、钽电解、涤纶、独石电容等。
独石电容体积可以做得很小，耐压也可以做得很高，化学性能和热性能比较稳定，但容量小。
一般当整流输出电流大时，必须用电解电容滤波稳压；输出电流小时，用一般电容或电解电容滤波都可以。
[4](4) 三端稳压管7805和7905稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。
电子产品中常见到的三端稳压集成电路有正电压输出的78 ××系列和负电压输出的79××系列。
LM78××输出电流1A 以上,内置过热保护电路,无需外部元件,输出晶体管安全范围保护,内置短路电流限制电路。
三端IC是指这种稳压用的集成电路只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。
该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7805表示输出电压为正5V，7909表示输出电压为负9V。
79系列除了输出电压为负。
引出脚排列不同以外，命名方法、外形等均与78系列的相同。
引脚号标注方法是按照引脚电位从高到底的顺序标注的。
这样标注便于记忆。
引脚1为最高电位，3脚为最低电位，2脚居中。
从图中可以看出，不论正压还是负压，2脚均为输出端。
对于78××正压系列，输入是最高电位，自然是1脚，地端为最低电位，即3脚，如附图所示。
对与79××负压系列，输入为最低电位，自然是3脚，而地端为最高电位，即1脚，如附图所示。
此外，还应注意，散热片总是和最低电位的第3脚相连。
这样在78××系列中，散热片和地相连接，而在79××系列中，散热片却和输入端相连接。
[3]仪表板：（1）数码管本电路采用四位七段共阳极数码管，共阳极数码管是指八段数码管的八段发光二极管的阳极(正极)都连在一起，而阴极对应的各段可分别控制。
共阳极数码管公共端在中间，而共阴极数码管公共端在旁边。
213表示四位数码管后三位是从1到9的，千位只显示1和符号“—”，即显示数据为0~1999.同理，四位半显示0~19999，433位显示0~3999.（2）A/D 转换器ICL7107ICL7107是一块应用非常广泛的集成电路。
它包含213位数字A/D 转换器，可直接驱动LED 数码管，内部设有参考电压、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零功能等。
它将高精度、通用性和真正的低成本很好地结合在一起，它有低于10uV 的自动校零功能，零漂小于1uV/℃，低于10pA 的输入电流，极性转换误差小于一个字。
①1脚——+5V ；21脚——电源地；26脚——-5V ；30脚——信号地；32脚——模拟地；35脚——基准地; 电路中30、32、35连接并接地。
注意：电路中电源地与模拟地只可有一点相连，即所有电源地串联且所有模拟地串联并分别接地。
②2~25脚各引脚分别与数码管相连; 注意：19脚ab4，千位数笔段驱动输出端，由于213位的计数满量程显示为“1999”，所以ab4输出端应接千位数显示器显示“1”字的b 和c 笔段。
③26、27、28——积分网络;27端：INT ，积分器输出端，外接积分电容C 5（一般取C =0.22μF ）。
28端：BUFF ，输入缓冲放大器的输出端，外接积分电阻R 4（一般取R =47K Ω）。
29端：A-Z ，积分器和比较器的反相输入端，接自校零电容4C （取4C =0.47μ）。
④30、31——INLO 、 INHI ，输入电压低、高端; 由于两端与高阻抗CMOS 运算放大器相连接，可以忽略输入信号的注入电流，输入信号应经过1M Ω电阻和0.02μF 电容组成的滤波电路输入，以滤除干扰信号。
⑤33、34——基准电容负压、正压端；被充电的电压在反相积分时，成为基准电压（一般取C2=0.1μF）⑥35、36——外接基准电压低、高位端，由电源电压分压得到。
⑦38、39、40——产生时钟脉冲的振荡器的引出端；外接R1=100KΩ、C1=100pF(3) 模拟开关CD4052CD4052为双4选1模拟开关，相当于一个双刀四掷开关，特点是电平位移，双向传输，地址选择。
Y0~Y2分别控制数码管后三位的小数点，X0、X1控制20mV档，X2控制2V档。
SA、SB分别控制两个内置开关以形成四个状态。
（4）运算放大电路相当于μA741构成的运放电路将输入电压放大，而通过分压电阻将电压缩放，最后通过电位器调节到所需量程。
2．计算书（1）放大电路的电阻选择[1]根据虚断和虚短的概念有：υp ≈υn , ιp =ιn =0,可知υi =υp ≈υn =υ f =OR R R υ211+从而可得电压增益为υA =122111R RR R R i O +=+=υυ 因所需量程为2000mV ，即将电压放大10倍，即υA =10 所以 121R R +=10;即 129R R =所以电路中选取的电阻K R K R 10,10067== 即679R R ≈(2)分压电路电阻的选择因为所需量程为20mV ，即将量程缩小10倍， 所以要求 10910R R ≈即 Ω=M R 19 ，Ω=Ω≈k K R 9710010四、总原理图及元器件清单1．总原理图——整机电路图2. 元件清单五、安装与调试1. 调试过程描述（1）静态调试：检查电路①检查芯片是否反装；②检查数码管及芯片各引脚是否完好；③检查电路导线连接是否有误；④检查各电阻电容型号是否安装有误；⑤检查电源正负端是否反装，如果无误将电源连接⑥将地线与信号输入端短接，观察数码管是否清零⑦变换开关连接，同理检查另两个扩展量程（2）动态调试在基本确定电路连接无误的前提下，接入外部电压信号，将开关分别致于三个量程，并依据电压校准器上显示的数值分别调节三个电位器，使数码管上显示的数值尽量与仪器上的数值相等。
①如果两个数值相差超过20个字，需要串联或并联相应大小电阻在进行调试②若三个量程中有调节电位器后数码管数字未发生变化的，检查电路中各元件是否有用错的情况2．实物照片六、性能测试与分析1．误差分析：扩展量程：2000mV 单位：mV扩展量程：20mV 单位：mV七、结论与心得设计一个电子电路系统的时候首先必须明确系统的设计任务，根据任务进行方案选择，然后对方案中的各部分进行但愿的设计，参数计算和器件选择，最后将各部分连接在一起，画出一个符合设计要求的完整的系统电路图。
实际操作中还要考虑到元件的实用性，包括价格及获取难易程度。
通过本次设计,让我们复习了书本中曾经出现的一些基本电路原理，例如变压器原理、桥式整流电路、基本运算放大器等等，更进一步的了解这些电路的构成、主要元件参数以及可以将它运用到新的电路中。
正确分析电路电路是合理设计电路的基础，欧姆定律、虚断虚短定律是运用最为广泛的定理，因为集成运算放大器的使用很广泛。
其次，动手能力的培养也是十分重要的。
以前一直是学习书本上的知识，依葫芦画瓢，这样学得的东西永远不会是自己的，只有自己动手才会将学到的知识深刻在头脑里。
画图是首先应该培养的能力，看人家的图纸和自己设计的图纸还是有很大区别的，Portel、Matlab等软件的灵活运用是学习电器类专业的基础，所以一定要自己多动手，这样你就会发现你考虑问题时候就会越来越全面。
这次的设计课程实习是一个承上启下的过程，不仅令我们加深了对学过知识的理解而且是我们对下学期就要开始学习的课程——单片机原理有了初步的认识，因为此次的设计也是可以通过单片机来实现的。