用运算放大器设计万用表(论文)

用运算放大器组成万用表

摘要 (2)

一引言 (3)

1.1 万用表的结构 (3)

1.2 万用表的几个重要参数 (4)

1.3 万用表特性说明 (4)

二目的与意义 (5)

2.1目的与意义 (5)

2.2设计要求 (5)

三基本原理 (5)

3.1 运算放大器的工作原理 (5)

3.2运算放大器调零电路原理 (7)

3.3万用表工作原理及参考电路 (8)

3.3.1直流电压表 (8)

3.3.2直流电流表 (9)

3.3.3 交流电压表 (9)

3.3.4 交流电流表 (10)

3.3.5 欧姆表 (11)

四电压表的电路设计 (12)

4.1总电路图 (12)

4.2直流电流的测量结果及其电路图（A=1,B=0）： (13)

4.3 交流电流的测量结果及其电路图（A=0，B=0）： (14)

4.4 直流电压的测量结果及其电路图（A=1，B=1）： (15)

4.5 交流电压的测量结果及其电路图（A=0，B=1）： (15)

4.6欧姆表调试记录： (16)

4.7以下是独立的几个图，分别是交流电压图、直流电压图、直流电流图和交流

电流图 (17)

五注意事项 (17)

六心得体会 (17)

摘要

万用电表简称万用表或三用表，在国家标准中称作复用表。万用电表实际上是一种可以进行多种项目测量的便携式仪器，主要用于测量电压、电流、电阻。另外可粗略判断电容器、晶体三极管及二极管、集成电路等元器件的性能好坏。

在测量中，万用电表的接入因不影响被测电路原来的工作状态，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，万用电表表头的可动线圈总有一定的电阻，例如100uA的表头，其内阻约为1 K ，用它进行测量时将会影响被测量，会引起误差。此外，交流电表中整流二极管的压降和非线性特性也会产生误差。如果在万用电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。

运算放大器电路性能的优劣直接影响到万用表的性能。本文从运算放大器电路的结构、原理出发，在阐述运算放大器电路结构、原理的基础上,用运算放大器设计电路实现万用表的电路设计。通过仿真与实际电路性能指标的测试、分析、比较,总结出各种电路方案的特点,为电路设计初学者提供一定的参考借鉴。

关键词：运算放大器；万用表；小信号放大。

一引言

万用电表简称万用表。它是一种多量程和多电量的测量仪表，一般情况以测量电流、电压和电阻为主要目标，所以习惯叫三用表。此外又派生了电容、电感、功率、电平、晶体管静态电流放大系数等测量项目。

通过万用表的组装，能够进一步熟悉万用表的结构、工作原理和使用方法，了解电路理论的实际应用，掌握仪表的装配和调试工艺，提高实际操作技能。

虽然万用表的型号很多，但其测量原理和测量线路大致相同，其结构也基本相同。我们以500型万用表为例，具体介绍万用表的结构、测量线路及装配等有关知识。

1.1 万用表的结构

万用表的结构组成主要分为三个部分。

1．指示部分（表头）

指示部分由磁电系直流微安表组成，表头刻度盘有多种量程刻度。表头是万用表的关键部分，许多的重要性能（如灵敏度、准确度等级等）都取决于表头的参数。其主要作用是通过表头刻度及指针指示出被测电量的大小。500型万用表的表头满偏电流为40uA，表头内阻为2.5

k。

2．测量电路

测量电路由分压电阻、分流电阻、整流装置等组成。其主要作用是将被测电量转换成适合表头指示用的电量。

3．转换装置由转换开关、旋钮、插孔等组成。其主要作用是把万用表的电路转换为所选的测量种类和合适的量程，来接通不同的测量线路。

1.2 万用表的几个重要参数

1、准确度

万用表示值与被测量真值的一致程度称为万用表的准确度。它反映了测量结果的基本误差大小。同一块万用表，不同功能档的准确度也不尽相同。

2、表头灵敏度

万用表所用表头的满量程值称为表头灵敏度g I 。g I 一般为9.2-200UA 。值越小，灵敏度越高，万用表性能也越好。

3、表头内阻

表头内线圈及上下两层盘丝的直流电阻之和称为表头内阻。万用表表头内阻多在几百到几千欧之间。一般来说，灵敏度越高，内阻越大。但灵敏度相同的表头，内阻不尽相同。这是因为，在制造相同表头时，所选用的线圈和盘丝的阻值很难做到完全一致。

4、直流电压灵敏度

直流电压档的内阻R 与该档满量程电压U 的比值称为直流电压灵敏度，电压灵敏度的单位是兆/V 或千兆/V ，简称每伏欧姆数。电压灵敏度越高，万用表性能越好。

5、直流电流档的内阻

电流表内阻的大小决定于表头内阻及分流电阻的大小。对同一块万用表而言，不同档级的电流表，其分流电阻不同，所以内阻也不同。电流表的额内阻越小，质量越小。测电流时，将电流表串联在被测电路中，对被测电路会造成两方面的影响：一是它的阻流作用会改变原电路的工作状态；二是增加了被测电路的功耗。为了减少这两方面的影响，内阻越小越好。

6、欧姆档的中值电阻

欧姆档的内阻称为该档的中值电阻。已知中值电阻k R 的大小确定该档的测量范围，若中值电阻为k R ，则该档的测量范围是1/4k R -4k R 之间。

7、交流电压灵敏度

交流电压档内阻与该档量程之比称为交流电压灵敏度

m

v U R S v . 1.3 万用表特性说明

(1)高准确度和高分辨力

(2)电压表具有高的输入阻抗

(3)测量速率快

(4)自动判别极性