电路分析课程设计

一、设计目的

电路分析课程设计是电子信息工程、通信工程等电类专业的重要实践教学环节，通使学生掌握MF-47型万用表的原理及设计方法，学习使用ewb或multisim 电子电路仿真软件，加强学生实践能力培养，提高学生实际动手能力，为今后从事技术工作打下必要的基础。二、概述

万用表由表头、测量电路及转换开关等三个主要部分组成。万用表是电子测试领域最基本的工具，也是一种使用广泛的测试仪器。万用表又叫多用表、三用表(A,V,Ω也即电流，电压，电阻三用）、复用表、万能表，万用表分为指针式万用表和数字万用表，还有一种带示波器功能的示波万用表，是一种多功能、多量程的测量仪表。一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻和音频电平等，有的还可以测交流电流、电容量、电感量，温度及半导体的一些参数。万用表由表头、测量电路及转换开关等三个主要部分组成。数字式万用表已成为主流，已经取代模拟式仪表。与模拟式仪表相比，数字式仪表灵敏度高，精确度高，显示清晰，过载能力强，便于携带，使用更简单。

三、MF-47A型万用表的技术规范

MF-47A型万用表的技术规范见表1所示。

使用电源：R14型2号1.5V电池1节，6F22型9V电池1节。

电源保险丝：0.5A/250V ф5mm×20mm 。

外型尺寸：165mm×113mm×46mm 。

该表的标准使用环境是环境温度0-40℃，相对湿度小于75%（不结霜），其各项技术性能指标符合Q/3201TYD002企业标准和IEC51国际标准有关条款的规定。

表1 MF-47A型万用表的技术规范

大倍数hFE

南京MF 47型指针式万用表原理电路图（1）

从图（1）中我们可以分析出，其测量电阻，直流电压，交流电压和直流电流的原理可等效为图（2）所示。

测量原理，图（2）

从图（2）中可以得出以下结论：

测量外接直流或交流电压与直流电流时，万用表电池可有可无。

实践一：将万用表的电池1.5v和9V全取出，然后用其直流电压档测电压，结果显示为1.5v 和9v。

万用表不用时不要打到电阻档，其他档可以，最好OFF

因为打到Ω档，如果两表笔（黑红）放置时不小心短路或接了一个具有一定电阻的东西会用使万用表电池耗电而减少万用表使用周期；然而非Ω档未用到电池，故不会耗电。

四、MF-47A型万用表各档测量电路分析及参数计算

1、MF-47A型万用表各档测量电路分析

1）直流电流档测量电路分析

万用表的直流电流档实质上是一个多量限的磁电系电流表，由电路知识可知，磁电系表头并联分流电阻后就可以扩大其量程，若并联多个分流电阻即构成多量限的电流表。

在MF-47A型万用表的电路原理图（见图2），R1、R2、R3、R4为各电流档的分流电阻。根据并联分流的原理可知，当转换开关置于5mA档且流过表头回路的电流为46.2μA时表头满偏，其余电流均流过5mA档的分流电阻R3。此时电流的流向为：

被测电流从表棒的“+”插口流入→保险丝→B接触片→分两路：

一路为：B接触片→转换刀→A接触片→C接触片→R22→WH2→表头+端→表头-端→＊插口构成一回路使表头线圈偏转；

另一路为：B接触片→转换刀→5mA点→R3→＊插口构成回路进行分流。

2）直流电压档测量电路分析

磁电系电压表串联分压电阻可以扩大其量限，若串联多个分压电阻即构成多量限的电压表。

MF-47A型万用表中，R5、R6、R7、R8为1V、2.5V、10V、50V档的分压电阻。而R9、R10、R11、R12、R13则为250V、500V、1000V档的分压电阻。当我们测量直流电压时，“+、-”表棒之间相当于接了一个直流电压源，此时电流从“+”表棒插口流入，通过相应的电路，流过表头构成回路使表针偏转。

（1）当选择开关在1V、2.5V、10V、50V档时（设开关置于10V档）：

电流从“+”表棒插口流入→保险丝→R5→1V点→R6→R7→10V点→转换刀→C接触片→R22→WH2→表头+端→表头-端→＊插口构成一个回路，使表头线圈偏转。

（2）当选择开关置于250V、500V、1000V档时（设选择开关置于250V档）：

电流从“+”表棒插口流入→保险丝→R9→R10→R11→直流250V点→转换刀→C接触片→分两路：

一路为：C接触片→R22→WH2→表头+端→表头-端→＊插口构成回路使表头线圈偏转；另一路为：C接触片→转换刀→D接触片→R20→＊插口进行分流。

3）交流电压档测量电路分析

交流电压档的测量原理同直流电压档。由于万用表的表头为磁电系测量机构，只有通过直流电流才能使线圈偏转，因此测量交流电压时，要经过整流电路把交流电压变换为直流电压后才能进行测量。在MF-47A型万用表中采用两只二极管组成半波整流电路：当被测电压为正半周时D1导通、D2截止，表头通过电流；若被测电压为负半周时，D1截止、D2导通，表头不再通过反向电流，而D2导通又使D1两端的反向电压大大降低，可防止D1被反向击穿。故D1为半波整流的整流二极管，D2为保护管，C1为滤波电容。

当选择开关置于交流500V档时（正半周）：

电流从“+”表棒插口流入→保险丝→R9→R10→R11→R12→转换刀→E接触片→F接触片→D1→WH2→表头+端→表头-端→＊插口构成回路使表头线圈偏转。

4）直流电阻档测量电路分析

万用表的电阻档实质上就是一个多量限的欧姆表，被测电阻与表头电路中的等效电阻及辅助电源相串联，其中WH1是调零电位器，E1为R×1、R×10、R×100、R×1k档的辅助电源，当R置于R×10k档时，其辅助电源为E1、E2之和。在测量电阻时“+、-”表棒之间接了一个被测电阻。

（1）当转换开关置于R×1、R×10、R×100、R×1k档时（设选择开关置于R×1k档）：电流从E1+极流出→H接触片→转换刀→G接触片分两路：

①G接触片→R14→WH1（中）→分两路：

一路为：WH1（中）→WH1（右）→WH2→表头+端→表头-端→＊插口→被测电阻→+插口→保险丝→E1-极构成回路使表头线圈偏转；

另一路为：WH1（中）→WH1（左）→R21→＊插口→被测电阻→+插口→保险丝→E1-极构成回路进行分流。

②G接触片→转换刀→R×1k档点→R15→＊插口→被测电阻→+插口→保险丝→E1-极构成回路进行分流。

（2）转换开关置于R×10k档时

电流从E2+极流出→R23→R×10k档点→转换刀→G接触片→R14→WH1（中）→分两路以后同上述①、②。

在MF-47A型万用表电路里还有四只二极管（D3、D4、D5、D6）和压敏电阻YM1起着过流、过压保护作用。这四只二极管在万用表正常使用时均处于截止状态，一旦使用不当或选择开关置于不合适位置时，它们就会导通，从而保护表头和相关电路不被损坏。