万用表设计实验报告

三用表的设计

任务单：238号

1 表头满偏电流50μA

2 DC.A：引入电流0.18mA

3 表头内阻+附加串联电阻为Rg=3.3KΩ

一、已知参数：

1．每人的任务条(每人不同，最后将任务条并设计作业一齐订好上交！)

A．直流电流档的引入电流0.18mA(每人不同)

B．测量机构总阻值（内阻+附加电阻=电阻Rg 3.3KΩ，每人不同）

2．公共参数(每人相同)

A. 测量机构的电流灵敏度：满刻度电流I S 50μA（每人不同）

B．DC．A：：2.5级1mA 10mA 5A

C．DC．V：：2.5级 2.5V 10V 250V输入阻抗为：1 / I S

D．AC．V：5.0级D10V 50V 250V 1000V 输入阻抗为；4KΩ/ v

整流系数为：0.441，二极管正向电阻为：600Ω

交流调节电阻为2 K～3K

E．DΩ．：2.5级×1 ×10 ×100 （扩展量程×1K）

电阻中心值：22ΩΩ工作电池：1.6～1.2V

二、各量程的元件参数设计：

1．DC. A 量程的元件参数设计和分电路调试图：

(1)DC.A量程的元件参数设计。

设计一个多量程环形分流式直流电流表，如下图。

设表头内阻为Rg，电流灵敏度为Ig，扩大的电流量程为I1、I2、I3、I引，计算各分流电阻R1、R2、R3、R4。

1）当电流为I引时，

Rs=R1+R2+R3+R4=Ig*Rg/（I引－Ig）

=0.00005*3300/(0.00018-0.00005)=1296.2308Ω

2）当电流为I3时，

R1+R2+R3=Ig*(Rg+Rs)/I3=0.00005*(3300+1296.2308)/0.001=229.8 115Ω

3）当电流为I2时，

R1+R2=Ig*(Rg+Rs)/I2=0.00005*(3300+1296.2308)/0.01=22.9811Ω4)R1=Ig*(Rg+Rs)/I1=0.00005*(3300+1296.2308)/5=0.04596Ω

由2）3）4）可得

R2=22.9811-0.04596=22.9351Ω

R3=229.8115-22.9811=206.8304Ω

5）R4=Rs-(R1+R2+R3)= 1296.2308-229.8115=1066.4193Ω

(2)DC.A量程的分电路调试图。

2．DC．V量程的元件参数设计和分电路调试图：（1）DC.V量程的元件参数设计。

设计一个多量程直流电压表电路，如下图。

设表头内阻为Rg，电流灵敏度为Ig。

先计算R1

R1=U1/Ig-Rg=2.5/0.00005-3300=46700Ω

然后再用一段电路的欧姆定律分别计算R2，R3

R2=(U2-U1)/Ig=(10-2.5)/0.00005=150000Ω

R3=(U3-U2)/Ig=(250-10)/0.00005=4800000Ω

（2）DC.V量程的分电路调试图：

3．AC。V量程的元件参数设计和分电路调试图：

（1）AC.V量程的元件参数设计。

交流电压的分流电阻计算和直流相似。交流电压的分压电阻电路如下图。

设表头内阻为Rg，电流灵敏度为Ig。

1) 根据给定的交流电压灵敏度（输入阻抗Z）计算出交流引入电流（二极管前）

I=1/Z=1/4000=0.00025A

2) 由交流引入电流I计算出半波整流后的（二极管后）的电流

Ik=I*0.435=0.00010875A

3) 计算分流电阻

R=Ig*Rg/(Ik-Ig)=0.00005*3300/(0.00010875-0.00005)=2808.510638Ω4) 可调电阻RP一般由经验取输入阻抗Z的一半

RP=Z/2=2000Ω

5) 计算Uo=Ug+URP+UVD1 。式中，Ug是测量机构内阻Rg上的电压；UR

是电位器RP上的电压；UVD1是二极管VD1上的压降，硅管UVD1=0.65V。

Uo=Ug+URP+UVD1=Ig*Rg+RP*Ik+UVD1=0.00005*3300+2000*0.00 010875+0.65=1.0325V

6) 参考上图，计算各分压电阻：

R1=(U1-Uo)/I=(10-1.0325)/0.00025= 35870Ω

R2=(U2-U1)/I=(50-10)/0.00025=160000Ω

R3=(U3-U2)/I=(250-50)/0.00025=800000Ω

R4=(U4-U3)/I=(1000-250)/0.00025=3000000Ω

图中C为滤波电容，约为5uF，防止整流后的脉动波形使表的指针不停的小幅摆动，VD2为保护二极管。

（2）AC.V量程的分电路调试图

4．Ω量程的元件参数设计和分电路图：

(1)Ω量程的元件参数设计

1.挡基本电路

如上图所示是电阻档基本电路，其中RP为调零电位器；RP和Rd组成分流电阻。

1)电位器RP触点移到b点，电池电压最高（E=1.6V）。此时分流电阻为Rb(分

流电阻小，分流电流大)。

2)电位器RP触点移到a点，电池电压最低（E=1.2V）。此时分流电阻为

Rb+RP(分流电阻大，分流电流小)。

3)电位器RP触点移到b、a之间，电池电压为标准（E=1.5V），此时分流电

阻为Rb及RP的一部分之和。

2.零支路电阻Rb和RP的计算

各档电阻中心值：

低倍率挡，R×1 的电阻中心值RZ1 = 22Ω

中倍率挡，R×10 的电阻中心值RZ2 = 220Ω

高倍率挡，R×100 的电阻中心值RZ3 = 2200Ω

最高倍率挡，R×1k 的电阻中心值RZ4 = 22kΩ

先以电阻测量高倍率档电阻中心值RZ3计算E不同时的电流，以保证Rx=0时能调零。例如，RZ3=2200时，（b点）Imax=1.6V/2200Ω=727μA，（a点）Imin=1.2V/2200Ω=545μA，（c点）I标＝1.5V/2200Ω=682μA。

当已知流过表头满刻度电流为Ig，表头内阻为Rg时，计算如下

1)当RP指在a点时的总分流电阻Rb+RP;

Rb+RP=Ig*Rg/(Imin-Ig)=0.00005*3300/(0.000545-0.00005)=333.33 333Ω