ha741调零电路-万用表的设计与调试
实验25 数字万用电表的设计、制作与校准---讲义
实验二十五 数字万用表的设计、制作与校准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和特性。
2．掌握数字电表的校准方法和使用方法。
3．设计数字万用表（即多量程数字电压、电流和电阻表）。
4．了解交流电压和二极管相关参数的测量。
【实验仪器】ZKDB-A 型数字电表改装试验仪1套（所含模块如下图所示），通用标准万用表1个。
量程转换开关模块交直流电压转换模块 功能：把交流电压转换成直流电压，模块中有电位器进行调整。
参考电阻模块 功能：提供可调参考电阻和可调待测电阻各一个。
三位半数字电压表头AD 参考电压模块功能：提供数字电压表头中模数转换芯片所需的参考电压(Vr-，Vr+)， 有两档（0.1V 和1V ），有电位器可进行电压调节。
【实验原理】 1. 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，我们把被测电量程扩展分压器模块 a 量程扩展分流器模块 a 量程扩展分流器模块 b电流档保护模块 功能：防止过流。
量程扩展分压器模块b量程扩展分档电阻模块电阻档保护模块 功能：防止过压损坏仪器。
待测元件模块功能：提供电阻、二极管、NPN 三极管和PNP 三极管各一个。
GND+5V3K10K二极管测量XDAXDKXDO二极管测量模块电阻档基准电压模块 功能：用于在电阻测量时提供测量基准电压。
实验25 数字万用电表的设计、制作与校准---预习报告
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实验班号
实验号
实验二十五数字万用电表的设计、制作与校准
实验目的：
实验原理及仪器介绍：
1.数字万用电表设计实验仪的数字表头是由哪几部分组成的？
2.根据讲义中表1所列的分压比与量程的关系，写出计算各档分压电阻阻值的过程。
3.根据讲义中图5所示的直流电流表的测量电路，写出计算各档分流电阻阻值的过程。
实验内容及步骤：
1.制作、校准200mV（199.9 mV）直流数字电压表，应按讲义中的图几接线？简述步骤。
2.把200m，应按讲义中的图几接线？简述步骤。
3.在扩展量程时，如何将数字表头的小数点位数与测量量程相对应？
4.制作多量程数字电阻表时，应按讲义中的图几接线？简述步骤。
数据表格：
1.多量程数字直流电压表测量数据
2.多量程数字直流电流表测量数据
3.多量程数字电阻表测量数据
教师签字：
月日
使用运算放大器组成万用电表的设计与调试（精品）
用运算放大器组成万用电表的设计
一、实验目的
（1）综合利用所学的知识，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的万用表电路图，搭出实际电路并组装调试，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及方法。
（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.直流电压表满量程+30V
2.直流电流表满量程50mA
3.交流电压表满量程30V，50Hz～1KHz
4.交流电流表满量程50mA
5.欧姆表满量程分别为1KΩ，10KΩ，100KΩ
三、万用电表工作原理及参考电路
1、直流电压表
2、直流电流表
4、欧姆表
四、实验元、器件选择
1.运算放大器 LM324N
2.电阻器均采用1/4W的金属膜电阻器
3.整流二极管 MDA990-6
五、心得体会
通过此次模拟电路设计实验，让我更加了解了模拟电路的真正用处，所谓“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，我在设计中，翻阅了大量资料，也上网百度了不少知识，然后自己开始摸索着画电路图，难度还是不小的，百度出来的图有些事错的，我自己翻书查资料，自己构思画电路图。
此次之后，我对multisim这个软件更加熟悉，为以后模拟电路打下了扎实的基础。
万用表的设计、制作与校验
简易万用表的制作万用表是一种常用的测量仪表，它虽然精度不高，但其一表多用，结构简单，使用方便，成本低，深受人们喜爱。
通过MF30型简易万用表的实际制作可对电表的量程、内阻等概念加深理解，巩固和扩大电表改装实验的知识。
[一] 实验目的1．加深对电表量程、内阻等概念的认识。
2．将一只量程为1mA 的表头改装成一只多功能的简易万用表。
3．定出万用表各功能档的级别。
[二] 实验原理1．表头部分图1所示电路中，表头部分由D 1、D 2、C 及可变电阻R 10组成。
其中硅二极管D 1、D 2、电容C 及0.5A 、0.8Ω的熔断管FU 组成表头双重过载保护电路。
微安表头满量程值（即满刻度电流）I g =37.5μA ，表头内阻R g =1750Ω加上调整用可变电阻R 10后，其表头部分等效内阻R g ’=2kΩ，所以其满度压降 V R I U g g g 075.0102105.37''36=⨯⨯⨯=⋅=-2．直流电流测量电路图2所示电路中，表头部分和分流电阻R 1~9并联组成直流电流测量电路。
我们知道，并联电路中并联支路两端端电压不变。
根据欧姆定律，电阻大的并联支路中流过的电流小，而电阻小的并联支路流过的电流大，这就是我们常说的“反比分流”。
F μ5表头电路图1当转换开关S 1-1掷于“50μA ”档位时，等效内阻R g ’=2kΩ与R 1~9=6kΩ并联。
按“反比分流”的道理，被测直流电流中的大部分将会流过表头，指针将会随被测直流的微小变化而灵活偏转。
若在内部稍加调整，即可使万用表在被测直流电流为50μA 时，表头达到满度偏转。
当转换开关S 1-1掷于“500mA ”档位时，分流电阻R 1=0.6Ω与R g ’+R 2~9=2＋5.9994≈8kΩ，尽管此时万用表所测直流电流已达到几百毫安之大，但是实际上绝大部分的电流会从R 1上流过而进入表头的电流微乎其微，所以表头是安全的。
内部稍加调整就可以使万用表所测直流电流为500mA 时，表头达到满度偏转。
实验七、万用表的制作与定标
1、直流电流档设计
根据并联电阻的分流作用可以扩大电流 表的量程，安培计就是利用微小量程的微 安表并联一只小阻值电阻而成，在多量程 的电流表中，和各分流电阻的接法有两种： 一种为开路置换式，如图7 －1所示；另一 种为环形分流式，亦称闭路抽头式，一般 多量程电流表和万用电表电流档的分流线 路往往采用这种方法。
R M K(Vx V前 )
式中 为测量档的电压值。 为前一档的电 V前 压值。 Vx
在万用电表中，电流档和电压档是共用的一 个电流表头，因此设计直流档时，根据电压表的 每伏欧姆数，首先确定直流电压档的工件电流 I gv （因为 K 1 I gv ），然后根据式（7－5)计算分 流电阻。这样可以得到一个”等效表头”，如图7 －4(b)所示。然后算出等效表头的内阻再根据(76)式求得。
结论：各档的电流量程与该量程的分流电阻的乘积
是个常数，这个常数等于表头的量程与整个环形回 路总电阻的乘积。我们称 I g ( Rs 3 rg ) 为环形回路电压 值或简称回路电压，用符号 V0 表示。
因此以上结论可写成：
V0 R Si I i (rg R s )I g
（7－4）
如果适当选择 V0 ，那么根据(7－4)式可求得各 量程所需的分流电阻值。
式中 为整流因数（全波为1，半波为0.5）， R为纹波系数，是交流有效值和平均值的转换系 数，其值为0.9005， 为整流元件的整效率，按不 0 同的元件而异。若计算时暂取98%.则由上式：
全波整流效率： 全＝ X 0.9005 X 0.98 =0.882 1 半波整流效率： 半＝0.5 X 0.9005 X 0.98 = 0.441
同理可求出抽头电阻：
R 4 540 R 5 5.40k
万用电表调试方法
DIY万用电表调试方法电子工程系李华MF47 MF47-A TY360 TY360TRX TY960等型号一、检查方法：1．装配完线路板后，请仔细对照同型号图纸，检查元件焊接部位是否有错漏焊。
对于初学焊接者来说，还需检查焊点是否有虚焊、连焊现象，可用镊子轻轻拨动零件，检查是否松动。
2．检查完线路板后，即可按各型号万用表装配要求进行总装。
总装方法参见各型号万用表装配步骤。
装配完成后，旋转档位开关旋钮一周，检查手感是否灵活。
如有阻滞感，应查明原因后加以排除。
然后可重新拆下线路板检查线路板上电刷（刀位）银条（分段圆弧，位于线路板中央），电刷（刀位）银条上应留下清晰的刮痕，如出现痕迹不清晰或电刷银条上无刮痕等现象，应检查电刷与线路板上的电刷银条是否接触良好或装错装反。
直至档位开关旋钮旋转时手感良好后，方可进入下一阶段工作。
3．装上电池并检查电池两端是否接触良好。
插入+、—表棒，将万用表档位旋钮旋至Ω档最小档位，将+、—表棒搭接，表针应向右偏转。
调整0Ω、ADJ调零旋钮，表针应可以准确指示在Ω挡零位位置。
依次从最小档位调整至最大档位（R×1-蜂鸣器- R×100k），每档均应能调整至Ω挡零位位置。
如不能调整至零位位置，常见故障如下：指针位于零位左边，可能是电池性能不良（更换新电池）或电池电刷接触不良。
重复2、3中的相关步骤后，本表基本装配成功，下面将进入校试工作。
二、校试方法：基本装配成功后的万用表，就可以进行校试了。
只有校试完成后的万用表才可以准确测量使用。
工厂中一般均用专业仪表校准仪校试，这样便于大规模生产。
产品参数也比较统一。
DIY后的万用表如何校试呢？在业余情况下进行准确地校试是每一个工作者完成装配后的第一心愿。
下面介绍在没有专业仪器的情况下，准确校试万用电表的几种方法。
(A) 业余校试万用表需准备下列设备：① 3 1/2以上数字万用表1块。
②直流稳压电源1台（根据情况，可选用任何直流电原，也可以直接用9V、1.5V电池替代）。
数字式万用表的使用及校准方法
（1）表头
它是一只高灵敏度的磁电式直流电流表，万用表的主 要性能指标基本上取决于表头的性能。表头的灵敏度是指表 头指针满刻度偏转时流过表头的直流电流值，这个值越小， 表头的灵敏度愈高。测电压时的内阻越大，其性能就越好。 表头上有四条刻度线，它们的功能如下：第一条（从上到下 ）标有R或Ω，指示的是电阻值，转换开关在欧姆挡时，即 读此条刻度线。第二条标有∽和VA，指示的是交、直流电压 和直流电流值，当转换开关在交、直流电压或直流电流挡， 量程在除交流10V以外的其它位置时，即读此条刻度线。第 三条标有10V，指示的是10V的交流电压值，当转换开关在 交、直流电压挡，量程在交流10V时，即读此条刻度线。第 四条标有dB，指示的是音频电平。
第二章
（5）电阻的测量：将量程开关拨至Ω的合
适量程，红表笔插入V／Ω孔，黑表笔插入 COM孔。如果被测电阻值超出所选择量程 的最大值，万用表将显示“1”，这时应选择 更高的量程。测量电阻时，红表笔为正极 ，黑表笔为负极，这与指针式万用表正好 相反。因此，测量晶体管、电解电容器等 有极性的元器件时，必须∽ 表示交直流 （2） V－2.5KV 4000Ω/V 表示对于交流电压及2.5KV 的直流电压挡，其灵敏度为4000Ω/V （3）A－V－Ω 表示可测量电流、电压及电阻 （4）45－65－1000Hz 表示使用频率范围为1000 Hz 以下，标准工频范围为45－65Hz （5）2000Ω/V DC 表示直流挡的灵敏度为2000Ω/V 钳表和摇表盘上的符号与上述符号相似（其他因为符 号格式不对不能全部写上『表示磁电系整流式有机械反作 用力仪表 『表示三级防外磁场『表示水平放置』）
二、数字万用表
1、使用方法
（1）使用前，应认真阅读有关的使用说明书，熟悉电源 开关、量程开关、插孔、特殊插口的作用. （2）将电源开关置于ON位置。 （3）交直流电压的测量：根据需要将量程开关拨至DCV （直流）或ACV（交流）的合适量程，红表笔插入V／Ω 孔，黑表笔插入COM孔，并将表笔与被测线路并联，读 数即显示。 （4）交直流电流的测量：将量程开关拨至DCA（直流） 或ACA（交流）的合适量程 ，红表笔插入mA孔（＜200mA时）或10A孔（＞200mA 时）,黑表笔插入COM孔，并将万用表串联在被测电路中 即可。测量直流量时，数字万用表能自动显示极性。
万用表的校准方法
万用表的校准方法万用表这玩意儿啊，就像是个多功能的小侦探，能帮咱探测电路里的各种小秘密。
可这小侦探要是不准了，那可就麻烦大了，就好比一个厨师做菜的时候量具都不准，那这菜的味道能好到哪儿去呢？所以啊，咱们得学会校准万用表，让这个小侦探时刻保持清醒的头脑。
那怎么校准万用表呢？不同类型的万用表校准的办法还真有点不一样。
就拿咱们常见的数字万用表来说吧。
这数字万用表就像个听话的小学生，校准起来还算是比较有章可循的。
一般来说，它里面有个校准电位器，这东西就像是小机器人背后的调节旋钮，通过这个旋钮就能对万用表进行校准。
不过这可不是随便拧着玩的啊。
咱得找个标准的电压源或者电阻源来当“模范生”。
比如说，有那种专门生产出来很精准的电压源，就像一个永远都不会走偏的时钟一样精准。
把万用表的表笔接到这个标准电压源上，这就像是让两个武林高手过招，看看万用表这个小侦探能不能准确地说出电压源这个高手的“功力”数值。
要是测出来的数值和标准电压源给出的数值不一样，那就说明万用表这个小侦探有点迷糊了，这时候就得小心地拧动校准电位器。
这感觉就像是在给一个有点走音的小提琴调音，得一点一点地来，拧一点点就再测一下，直到万用表测出来的数值和标准值差不多为止。
这过程就像在黑暗里摸索着找宝藏，得有耐心。
再说说指针式万用表吧。
这指针式万用表看起来就更有那种复古的感觉，像个老工匠手里的工具。
校准指针式万用表啊，那也有自己的一套。
首先得检查指针是不是能回到零位。
这指针要是回不到零位，就像一个跑步的人总是不能回到起跑线上一样，那肯定是有问题的。
如果指针不能回零，那就得看看是不是表头旁边的那个调零螺丝松了或者紧了。
这个螺丝就像是控制指针这个小木偶的线，把螺丝松一松或者紧一紧，就像在调整木偶的姿态一样，让指针能乖乖地回到零位。
然后呢，校准电压档的时候也得找个标准的电压源。
把万用表打到相应的电压档，然后连接标准电压源。
这时候看指针指的位置对不对。
如果不对，那可就像一个指南针指错了方向一样，得在万用表内部找到那个能调整电压校准的地方。
指针式万用表电路设计和调试仿真
指针式万用表电路设计和调试仿真
指针式万用表是一种常用的电测量仪器，主要用于测量直流电压、交流电压、电流、电阻等电学量。
下面是指针式万用表电路设计和调试仿真的步骤：
1. 设计三档电压测量电路
根据指针式万用表的量程设计三档电压测量电路，分别是20V，200V和1000V，其中20V 电压档次需要放大电压，200V和1000V电压档次需要降压。
电路设计中需要注意电阻的选取和放大倍数的设置。
2. 设计电流测量电路
电流测量电路的设计需要考虑到万用表的电流量程和内阻。
一般电流测量电路都采用电流互感器放大电流，并且要加上与万用表内部电阻匹配的电阻进行校准。
3. 设计电阻测量电路
电阻测量电路采用四线法测量，即两个电极端口传输测量电流，另外两个端口测量电阻的电压。
电路设计中需要注意电压和电流的选取，使得测量精度更高。
4. 调试仿真
在电路设计完成后，可以使用仿真软件进行调试仿真。
通过仿真可以检测电路是否存在问题，以及改进电路的精度和稳定性。
总之，指针式万用表电路设计和调试仿真需要经过严谨的设计和调试，确保其精度和稳定性。
简易万用电表的设计及校准
实验五简易万用电表的设计及校准实验目的
1、了解万用电表的结构及其工作原理。
2、学习万用电表直流电流档的设计和制作。
3、学会校准电表。
仪器与用具
表头（Ig=100μA，Rg约为3KΩ）及元件一套，线路板一块，微安表(0-200μA、0.5级),毫安表(0-150mA、0.5级)，滑线变阻
器，直流电源，惠斯通电桥，万用表，开关、导线等
实验原理讨论
1、直流电流档的设计
如图1所示，万用电表直流电流档就是将表头（微安表）的量程扩大，将它改装成多量程的毫安计。
2、直流电压档的设计
利用串联电路的分压
作用，可以扩大表头的电
压量程，伏特计就是用一
只高电阻与一表头串联而
成，如图2所示。
3、交流电压档的设计
万用电表测量交流电
压的线路也和测量直流电
压线路一样，常采用串联
抽头式分压电路，通过整流电路将交流讯号变成直流如图3所示。
4、直流电阻档的设计
欧姆计的原理电路如图4所示，
实验内容讨论
1、本实验设计的直流电流档原理电路如图5所示，计算出R1、R
2、R
3、R
4、R
5、R6及R S的值，其中取R g=3.3KΩ，V0=800mV，
I
=100mA，
I2=10mA ，I3=1mA ，
I4=266.67μA，I5=200μ
A。
2、自己绕制一个电
路R1，并用惠斯通电
桥测量其阻值，使与计
算值相符。
其余电阻用
碳膜电阻。
3、根据图5，将各元件焊在线路板上，注意防止虚焊。
4、校正电表，计算百分比误差，如图6。
万用表设计与调试含图.doc
万用表的设计与调试1调零电路：由于EWB软件中的HA17741运放不带有调零引脚，所以无法完成调零实验，我只是给同相和反相输入端加0输入，用示波器和欧姆表测量输出，实验证明输出电压为0.483mv约等于0了，故可以认为是已经调零了（本软件中的运放可能是自动调零了），具体测试调零仿真电路如下图所示：2直流电压表仿真直流电压表量程为5V，将输入电压调至5V，调节滑动变阻器是电流表达到满偏5mA处，仿真结果及电路图如下：再依次改变输入电压为4.3V，3.6V，2.4V 1.8V进行校准仿真，仿真电路图及结果如下：2.3直流电压表仿真数据被测电压V 测量电压V 相对误差5 5 04.3 4.299 0.023%3.6 3.600 02.4 2.401 0.04%1.8 1.800 03交流电流表交流电流表的量程为5mA，将输入电流调整为5mA被测电流（mA）测量电流(mA) 实际误差5 4.531 0.97%4 7.243 0.96%3 5.436 0.94%2 3.570 0.93%4交流电压表仿真4交流电压表量程为5V，将输入电压调至5V，调节滑动变阻器是电流表达到满偏5mA处，仿真结果及电路图如下：再依次改变输入电压为4V，3V，2V，1V进行校准仿真，仿真电路图及结果如下：交流电压表仿真数据被测电压V 测量电压V 相对误差5 5.024 0.48%4 4.011 0.257%3 3.018 0.6%2 1.996 0.2%1 1.006 0.6%5直流电流表仿真：直流电压表量程为5mA，将输入电压调至5mA，调节滑动变阻器是电流表达到满偏10mA 处，仿真结果及电路图如下：再依次改变输入电流为4mA，3 mA，2 mA ,1.5mA进行校准仿真，仿真电路图及结果如下：直流电流表仿真数据被测电流mA 测量电流mA 相对误差5 5 0%4 4 0%3 3.0005 0.015%2 2 0%1.5 1.5 0%6欧姆表仿真：将档位选择1k,调整电位器使10mA电流表表头达到满偏，再分别测量多组不同欧姆阻值电阻，仿真电路图和结果如下图所示：1K档位仿真数据1K档位被测电阻（欧姆）表头电阻（欧姆）相对误差1K 997 0.3% 800 795 0.625% 680 674.3 0.83% 530 534.1 0.77% 200 196.4 1.8%将档位选择10k,调整电位器使10mA电流表表头达到满偏，再分别测量多个电阻，放着电路图和结果如下图所示：10K档位仿真数据10K档位被测电阻（欧姆）表头电阻（欧姆）相对误差10K 9.97 0.3% 6.8k 6.752 1.25% 4.7k 4.649 1.38%3K 2.957 1.43%将档位选择100k,调整电位器使10mA电流表表头达到满偏，再分别测量多组电阻，放着电路图和结果如下图所示：100K档位仿真数据100K档位被测电阻（欧姆）表头电阻（欧姆）相对误差100K 99.99k 1%80k 79.61k 0.4875% 68k 67.52k 0.705% 47k 46.49k 1.08% 30K 29.57k 1.43%7总体仿真电路图，如下图所示:。
用运算放大器组成万用表的设计 实验仿真
用运算放大器组成万用表的设计实验仿真
本文通过使用运算放大器组成万用表的实验仿真，分析万用表的工作原理和主要功能，以供初学者参考。
一、万用表的原理
万用表是一种多功能的工具，它可以实现仿真测量，电路测量，现场测试和实验仿真
等多种用途。
其核心原理即为使用运算放大器来实现，主要原理是利用了运算放大器的功能，使用电压或电流的形式来控制现场的电路的形式，将电气信号的输入转换为对电路的
控制。
二、使用运算放大器组成万用表的实验仿真
（1）实验仿真装置
本次实验所使用的运算放大器为LM741，它是一款单片集成芯片，它具有全差分输入、超低功耗、双路增益、低失真率、高速输入和输出。
实验仿真装置包括常用模块如：示波器、电压稳定电源、变压器等。
（2）实验仿真步骤
1. 首先，将LM741运算放大器与实验仿真装置连接，检查运算放大器的特性和参数，确保系统的可靠性；
2. 将示波器与运算放大器连接，测量电压和电流，以观察输入信号的分布；
3. 串联电压稳定电源与运算放大器，调整电压稳定电源输出电压，以观察放大器输
出的特性以及输出信号的分布；
4. 调整变压器，利用调节器调整输出电流，观察系统的可靠性；
5. 将所有模块与电路连接，调整变量，完成该实验仿真。
三、总结
通过以上实验仿真，可以看出，使用运算放大器作为核心原理构成的万用表可以有效
实现实验仿真及测量电路等多种应用，是一种非常实用的测试仪器。
但同时，也应注意设
置实验仿真装置的参数，以及充分使用实验仿真环境的多种设备，以保证实验学习和操作
的正确性与可靠性。
基于运放741的直流毫伏表电路设计
基于运放741的直流毫伏表电路设计直流毫伏表电路设计基于运放741直流毫伏表电路是一种测量直流电压的电路，运放741则是一种常用的运算放大器芯片。
本文将介绍如何设计基于运放741的直流毫伏表电路。
我们需要了解运放741的引脚功能。
运放741一般有8个引脚，其中引脚号1和5是非反向输入端和反向输入端，引脚号2是非反向输入端的电源接地，引脚号4是电源正极，引脚号3和6是输出端，引脚号7是负极电源接地。
我们开始设计电路。
首先连接运放741的反向输入端（引脚5）和电源负极（引脚7）。
引脚2和引脚4之间连接一个适当的电阻，可以将其参考电位连接到地。
然后，将直流电压输入引脚通过一个电流限制电阻连接到非反向输入端（引脚3）。
这个电流限制电阻起到限制输入电流的作用，保护运放741芯片。
我们需要连接一个转换电路，将输入电压转换成与输入电压成比例的电流。
这里可以选择使用一个电阻和一个电流源。
我们需要将输出端（引脚6）连接到一个合适的测量设备，例如一个毫伏表。
总结一下，基于运放741的直流毫伏表电路设计步骤如下：1. 连接运放741的引脚5和引脚7，引脚2和引脚4之间连接一个适当的电阻。
2. 使用电流限制电阻将直流电压输入引脚连接到引脚3。
3. 连接一个转换电路，将输入电压转换成与输入电压成比例的电流。
4. 将输出端（引脚6）连接到一个合适的测量设备，例如一个毫伏表。
请注意，在实际设计和组装电路时，需要根据具体的需求进行调整和优化。
同时，确保正确地连接电源和地线，以及仔细检查电路连接是否正确，以保证测量结果的准确性。
简易万用表的设计及功能 (1)
实验二十七 简易万用表的设计及功能实验要求1． 测微安表头内阻Rg （约数千欧）及满度电流（约100uA ）。
2． 将表头改装成0-1mA-10mA 电流表，要求用闭路抽头转换电路。
对10mA 量程 要求逐点校准，并画出校准曲线，对1mA 量程只要求校准满量程点。
3． 将表头改装成1k Ω/v ，量程0-2v-5v 电压表，并校准其量程点。
4． 设计一个R 中=1200Ω的欧姆表，要求E 在1.3~1.5v 范围内用欧姆表能调零。
用电阻箱校准欧姆表，画校准曲线。
用组装的欧姆表测一未知电阻。
实验器材微安表头（100uA ）、电阻箱、万用表、电流表（0.5级，0~10mA ）、电压表（0.5级，0-2-5v ）、变阻器、直流电源、干电池、电位器、电阻若干、电烙铁、焊锡、松香。
提示1． 设计万用电表时，为了兼顾电压和电阻的测量，首先将微安表头改装成电流、电压和电阻共用的电流表，通常采用如图27-1所示的闭路抽头转分流电路。
用最小电流档作为万用表公用，如本实验的0~1mA 电流档。
2． 万用表原理一电式表头并联一个适当的分流电阻R 可以改制成一个所需量程的电流表；串联一个适当的降压电阻R 可改制成一个电压表。
（1） 电流表原理a ． 测量原理如图27-2所示，并联支路的电压相等，即11I I I R I R I g x g g +='=解此联立方程得 g g x I R R R I '+'= …(27-1) （27-1）式便是毫安计的测量原理公式。
它表明：在如图27-1所示的毫安计中，如果R ′按设计值取值，则用微安表测出Ig 后便可由该式测定I x 。
b ．量程设计公式如要把图27-2的毫安计设计成10mA 的量程，这就要选定R`的值，使得流过毫安计的电流I x 为10mA ，此时流过（uA ）的电流恰好为（uA ）的量程值（100uA ），这个选定（计算）R ′公式称为量程设计公式，此时应是I x 等于毫安计的量程I xm 时的（27-1）式，推导如下：当I x =I xm 时，（27-1）式变为………… gm g xm I R R R I 11'+'=即 (1)1R R R I I g gm xm '+'= 比值…gmxm I I ....是量程扩大倍数，以n 表示，则由上式解得 ......... (11)-='n R R g. (27-2) 此式便是量程设计公式。
数字万用表原理与安装调试
测量二极管正向压 降时UREF =1V
测量R时，UREF 不一定为100mV （可变化）
（2）LCD显示器
LCD显示原理
图1 偏振片透光原理示意图 图2 液晶显示器透光原理示意图
? 当对两块玻璃片上的电极加一定大小的电压后，形成垂直 于基板方向的电场，由于Δ ε >0，液晶分子将随电场方向 排列，扭曲结构消失，导致旋光作用消失
2）参数转换电路
被测参数
电压 电流
〈200mV)
ICL7106
电阻
3）ICL7106 主要功能
A/D转换
待测电压 〈200mV)
七段译码
双积分电路 计数器 时钟
LCD显示驱动
(1) A/D 转换原理
UIN 双积分电路
计数器
T1T2
N1N2
UREF
测量中用同一个积分器，对Vin定时积分得到T1，对Vref定值积分得到T2
? 按显示方式可分为透射、反射的直视和投影型显示器。
? 透射型LCD 背面装有荧光灯，电致发光极等光源。因而在昏暗的环 境光下也能使用
? 反射型就是一种将铝箔光反射片贴在 LCD 背面玻璃基板的外面，使 其反射LCD 的入射光，用于显示。这种反射型充分发挥了非发光型 LCD 耗电少的特点。
数字表的 LCD 显示器
? b、焊接保险丝座时，一定要注意座的方向， 长方焊盘还要留出焊接的位置。
? c、焊接晶体管测试管座时，要注意定位， 看是否和面盖对应。
? d、焊接10A测试档中的锰铜条时，要注意 焊接面。
? e、安装液晶屏和导电橡胶时，要注意保持 清洁，导电橡胶要覆盖全部屏电极。
? f、安装拨码盘时，一定要小心滚珠和弹簧，不要 蹦出去丢失。
万用表调试
2、直流电压挡调试
用直流稳压电源输出一标准电压6V，将万用表档位开关置于电压10V挡。红表笔接到直流稳压电源输出端的正极，黑表笔接到直流稳压电源输出端的负极，读取万用表表盘上的读数是否与标称值6V相等，如果相等或偏差不大，则说明万用表直流电压挡10V挡工作正常。
3、交流电压挡调试
由于实验后所提供的市电为交流220V，所以一种简单的调试方法是利用市电进行交流电压挡的调试，此时要注意万用表的档位开关要置于交流电压250V挡，以免档位过小损坏万用表。另外，由于电压较高，操作时要注意人身安全，防止触电。
万用表的调试工艺
1、电阻挡调试
讲1.5V的电池和9V电池按对应位置装入万用表。将万用表档位置于欧姆挡，首先观察指针是否处于零点，如果不是处于零点，可以通过表头中间的机械调零来调整。然后进行各电阻挡的调试。
在每个电阻挡进行调试之前，先将档位开关置于相应电阻档位，再将红、黑表笔短接，调节调零电位器进行调零。然后将红、黑表笔接入标准电阻箱，读取万用表上的电阻数值是否与标准电阻箱的标称阻值相近，如果相等或偏差不大（ +1%左右 ），则说明该电阻挡工作正常。
系统101
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万用表的设计与调试
实验目的
1、了解万用表的基本工作原理及其相关组成部分；
2、掌握用运算放大器组成万用表的设计方法；
3、掌握万用表的主要技术指标和调试方法。
知识点和涉及内容
本课程设计的知识点主要是用运算放大器构成各种简单仪表的原理，主要内容则是直流电压、直流电流、交流电压、交流电流及电阻的测量测试方法。
技术指标
万用表的测量精确度：2.5级
电源电压：±12V
1.直流电压表量程：6V
2.直流电流表量程：5mA
3.交流电压表量程：6V，50Hz～1KHz
4.交流电流表量程：5mA
5.欧姆表量程分别为1KΩ，10KΩ，100KΩ
万用表工作原理及参考电路
1.运算放大器调零电路原理
由于集成运放的输入失调电压和输入失调电流的影响，当运算放大器组成的线性电路输入信号为零时，输出往往不等于零。
为了提高电路的运算精度,
要求对失调电压和失调电流造成的误差进行补偿，这就是运算放大器的调零。
“调零”技术是使用运放时必须掌握的。
特别是在作直流放大器用时，由于输入失调电压和失调电流的影响，当运放的输入为零时，输出不为零，将影响运算放大器的精度，严重时使运算放大器不能正常工作。
调零的原理是，在运放的输入端外加一个补偿电压，以抵消运放本身的失调电压，达到调零的目的。
有些运放已经引出调零端，只需要按照器件的规定，接入调零电路进行调零即可，例如本实验所用到的HA17741。
下面以H A17741为例，图1给出了常用外部调零电路。
它的调零电路由-12V电源、50kΩ的电阻和调零电位器Rp组成。
调零时应将电路接成闭环，将两个输入端接“地”，调节调零电位器，使输出电压为零。
本实验采用的集成运算放大器为HA17741。
图1 调零电路
2.工作原理及参考电路
在测量中，电压表或者电流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到被测量，从而引起误差。
此外，交流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2为同相端输入，高精度直流电压表电原理图。
图2 直流电压表
表头电流I 与被测电压U i 的关系为: 1
i
R U I =
应当指出：图1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3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I 1间关系为: －I 1R 1＝（I 1－I ）R 2 12
1
)I R R (1I +
=∴ 可见，改变电阻比（R 1／R 2），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。
图3 直流电流表
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4所示。
被测交流电压U i 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。
图4 交流电压表
表头电流I 与被测电压U i 的关系为1
i
R U I
电流I 全部流过桥路，其值仅与U i ／R 1有关， 与桥路和表头参数（如二极管的死区等非线性参数）无关。
表头中电流与被测电压u i 的全波整流平均值成正比，若u i 为正弦波，则表头可按有效值来刻度。
被测电压的上限频率决定于运算放大器的频带和上升速率。
4）、 交流电流表
图5 交流电流表
图5为浮地交流电流表，表头读数由被测交流电流i 的全波整流平均值I 1AV
决定，即1AV 2
1
)I R R (1I +
= 如果被测电流I 1为正弦电流，即I ＝2I 1sin ωt ，则上式可写为
12
1
)I R R 0.9(1I +
= 则表头可按有效值来刻度。
5）、 欧姆表
图6为多量程的欧姆表。
图6 欧姆表
在此电路中，运算放大器改用单电源供电，被测电阻R X 跨接在运算放大器的反馈回路中，同相端加基准电压U REF 。
∵ U P ＝U N ＝U REF
I 1＝I X
X
REF 0
1REF R U U R U -= 即 )U (U U R
R REF O REF 1X -= 流经表头的电流m
2REF
O R R U U I +-=
由上两式消去(U O －U REF ) 可得 )
R (R R R U I 2m 1X
REF +=
可见，电流I 与被测电阻成正比，而且表头具有线性刻度，改变R 1值，可改变欧姆表的量程。
这种欧姆表能自动调零，当R X ＝0时，电路变成电压跟随器，U O ＝U REF ，故表头电流为零，从而实现了自动调零。
二极管D 起保护电表的作用，如果没有D ，当R X 超量程时，特别是当R X →∞，运算放大器的输出电压将接近电源电压，使表头过载。
有了D 就可使输出钳位，防止表头过载。
调整R 2，可实现满量程调节。
电路设计
1.万用表的电路是多种多样的，建议用参考电路设计一只较完整的万用表。
2.万用表作电压、电流或欧姆测量时，和进行量程切换时应用开关切换，但实验时可用跳线切换。
实验元器件及所用设备
1、 表头： 灵敏度为1mA 1 块
2、 运算放大器： HA17741 1片
3、 电位器： 500Ω 1只，1K Ω 2只，2K Ω 1只，50K Ω 1只， 100K Ω 1只
4、 电阻器： 1K Ω 2只，2.7K Ω 1只，10K Ω 2只，100K Ω 1只
均采用W 4
1
的金属膜电阻器
5、 二极管： IN4007 4只，IN4148 1只
6、 稳压管： IN4728 1只
7、实验所用设备：模拟实验箱、信号发生器（SP1641B ）、数字万用表、
面包板、镊子、螺丝刀、保险丝（2.5A ） 注意事项
1、在连接电源时，正、负电源连接点上各接大容量的滤波电容和0.01μF ～0.1μF 的小电容，以消除通过电源产生的干扰。
2、万用表的电性能测试要用标准电压表、电流表校正，欧姆表则用标准
电阻校正。
考虑实验要求不高，建议用数字式2
1
4位万用表作为标准校正表。
附录
1、运算放大器HA17741引脚图
2、测量数据表。