数字交流毫伏表的设计论文

毕业设计（论文）中文摘要

毕业设计（论文）外文摘要

目录

1．引言 (6)

2. 设计工具的简介 (7)

2.1 主要设计工具的介绍 (7)

2.1.1 PROTEL99简介 (7)

2.1.2 绘制PCB时的注意事项 (7)

3. 工作原理 (9)

3.1一般数字电压表的基本工作原理 (9)

3.2 本设计数字电压表的工作原理 (9)

3.3 单元电路的原理及设计 (10)

3.3.1 输入通道的设计 (10)

3.3.2 反相放大器的设计 (11)

3.3.3 AC/DC转换部分的设计 (12)

3.3.4 量程自动转换电路的设计 (14)

4. 整机的组装和调试 (22)

4.1 整机的组装 (22)

4.2 调试 (22)

4.3 校验 (22)

4.4 改进方案 (23)

结论 (24)

心得体会 (24)

致谢 (25)

参考文献 (25)

附录A (27)

附录B (29)

1 引言

在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量。其中，电压量的测量最为经常。而且随着电子技术的发展，更需要测量弱电的电压，所以毫伏电压表就成为一种必不可少的测量仪器。另外，由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、灵敏度和分辨率高、测量速度快等特点而倍受用户青睐，数字式交流毫伏表就是基于这种需求而发展起来的。

随着电子技术的不断发展，电子仪器的发展也是令人瞩目的。总的来说，电子仪器有两个方向的发展趋势：一是向多功能、多参数、高精度、高速度方面发展，另一个是向实用化、小型化、数字化、廉价的通用或单一用途方面发展。对

于数字式电压表来说，一方面趋向于合并于数字式万用表中，另一方面趋向于使用方便、小型廉价的单一用途电压表。

本文所研制的数字式交流毫伏表的显著特点是测量范围宽，可测电压范围为500V以下，最大分辨率为0.01mV，且可以实现量程自动转换，操作简单，使用方便。该电压表还具有在—定的测量范围内将量程自动选择在最佳位置的功能，从而可以快速、方便、准确地测量电压。

2 设计工具的简介

2.1主要设计工具的介绍

2.1.1 PROTEL99简介

本次毕业设计主要是印制电路板（简称PCB板）的设计，采用的是Protel 99SE。Protel软件以其易学易用而著称。Protel 99 SE这套电路设计软件，主要包括四部分：Schematic99 SE、SIM99SE、PLD99SE、PCB99SE、PCB99CE。除了上述四大部分之外，PROTEL99也提供了一些基本工具，如特别使用与电路设计的文字编辑器的工具，适用于电路数据管理的电子表格编辑器和统计图编辑器等工具。

2.1.2 绘制PCB时的注意事项

1.布线方向

从焊接面看，组件的排列方位尽可能保持与原理图相一致布线方向最好与电路图走线一致。布线方向最好与电路图走线方向一致，因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测，故这样便于生产中的检查，调试以及检修。

2.各组件排列，分布要合理和均匀，力求整齐美观，结构严谨的工艺要求。

3.电阻的放置方式分为平放与竖放两种

(1)当电路组件数量不多，而且电路板尺寸较大的情况下，一般是采用平放。

(2)竖放：放电路的组件数较多，而且电路板尺寸不大的情况下，一般上采用竖放。

4.电位器的放置原则

在稳压器中用来调输出电压，故设计电位器应满足顺时针输出电压升高，逆时针调节输出降低，在可调恒流充电器中电位器用来调节充电电流的大小，设计电位器是应满足顺时针调节时，电流增大。电位器安放应当满足整体结构安装及面板布局的要求。因此应尽可能放在边缘，旋转板朝外。

5.进出接线端布置合理

6.设计布线图是要注意管脚排列顺序，组件脚间距要合理。

7.在保证电路性能要求的前提下，设计时应力求走线合理，少用外接跨线。

8.设计布线图时走线尽量少拐弯，力求线条简单明了。

9.布线时，导线的宽度要定好尺寸，不能太粗和太细，导线间距要尽量统一适中，以防短路。

10.设计时。在不违背原理的前提下可以从元件中调用其他元件替代本元件。

3 工作原理

3.1一般数字电压表的基本工作原理

数字电压表是利用模拟—数字转换原理，将被测电压(模拟量)转换为数字量，并将测量结果以数字形式显示出来的一种电压测量仪器。因此，对于一台数字电压表来讲，除了供电电源之外，一般均可分为模拟和数字两部分。其原理框图如图3-1所示。

图3-1 数字电压表的原理框图

A／D转换是数字电压表的核心，它将被测电压量(模拟量)转换成与之成比例的数字量。数字电压表常用的A／D转换有两种方式：一种是将模拟电压信号直接转换成二进制的数字量，这一般通过A／D转换器来完成；另一种是将模拟电压量转换成与之成比例的频率量，然后通过计数器测量出频率值，即可确定其电压值。

3.2本设计数字电压表的工作原理

同大多数数字式交流电压表一样，本表也分为模拟和数字两部分。但由于本表具有量程自动转换功能，所以它又具有不同于一般电压表的特点。本表的工作原理框图如图3-2所示。

经过输入通道进入放大器部分，经过放大之后，由AC／DC 输入电压信号u

i

转换电路转换为与交流电压有效值相等的直流电压。该直流电压经过V／F转换电路输出相应的频率量，然后计数器部分在秒脉冲的控制下进行计数测量，最后显示出读数，从而完成电压的测量。

量程自动转换控制电路根据AC／DC转换电路输出的直流电压值决定反相放

的大小改变放大器的放大倍数，大器的放大倍数。这样，可以根据输入电压u

i

从而使AC／DC转换电路输出的直流电压值符合V／F转换电路的输入电压范围。这也是量程自动转换的实质。

工作原理框图中各部分的具体电路及工作原理将在下文中详细说明。