数字万用表设计实验..doc

数字万用表设计实验 By 金秀儒 物理三班 P 实验题目：数字万用表设计实验 学号：p姓名：金秀儒 实验目的： 1.掌握数字万用表的工作原理、组成和特性 2.掌握数字万用表的校准方法和使用方法 3.掌握分压及分流电路的连接和计算 4.了解整流滤波电路和过压过流保护电路的功用 实验仪器： DM-Ⅰ数字万用表设计性实验仪 三位半或四位半数字万用表 实验原理： 数字万用表的基本组成 图1　数字万用表的基本组成 模数（A/D）转换与数字显示电路 数字信号与模拟信号不同，其幅值（大小）是不连续的。将被测量与最小量化单位比较，并把结果四舍五入取整后变为十进制起段显码显示出来。一般N≥1000即可满测量精度要求。常见数字表头最大示数为1999，称为三位半（）数字表。 数字测量仪表的核心是模/数（A/D）转换、译码显示电路。A/D转换一般又可分为量化、编码两个步骤。 本实验用实验仪，核心为一个三位半数字表头，由数字表专用A/D转换译码驱动集成电路和外围元件、LED数码管构成。该表头有７个输入端，包括２个测量电压输入端（IN+、IN-）、２个基准电压输入端（VREF+、VREF-）和３个小数点驱动输入端。 直流电压测量电路 在数字电压表头前加分压器，可扩展直流电压测量的量程。如图： 分压比为　 扩展后的量程为 考虑到电压表的输入阻抗，设计实用分压电路如图： R总=R1 +R2 +R3 +R4 +R5 各档的分压比为： 200mV:( R1 +R2 +R3 +R4 +R5)/ R总=1 2 V:( R2 +R3 +R4 +R5)/ R总=0.1 20V:( R3 +R4 +R5)/ R总=0.01 200V:( R4 +R5)/ R总=0.001 2000V: R5/ R总=0.0001 出于耐压和安全考虑，最高电压限为 1000V。 交流电压测量电路 基本原理电路同3，只是在分压器之后加入了一级交流直流交换器，原理如图： 实验步骤： 设计制作多量程直流数字电压表 （1）组装直流数字电压表：使用电路单元：三位半数字表头，直流电压校准，直流电压电流，分压器1。按图（11）接线，参考电压VREF输入端接直流电压校准电位器。 （2）校准电压表头：用一只成品数字万用表（称为标准表）置于直流电压20V量程进行监测，调节直流电压电流单元电路中电位器，使之输出一150--200mV左右的校准电压，然后将标准表表笔（输入）与组装表表笔并联，均置于直流电压200mV挡，测量直流电压电流单元输出电压，调整“直流电压校准”旋钮使表头读数与标准表读数一致（允许误差±0.5mV）。 (3)绘制组装表的电压校准曲线：调节直流电压电流单元电路中电位器，使之分别输出0.2V、0.4V、0.6V、0.8V、1.0V、1.2V、1.4V、1.6V、1.8V、2.0V的直流电压。将标准数字万用表表笔与组装表表笔（输入）并联，标准表、组装表均置于直流电压2V挡，同时测量直流电压电流单元输出电压，列表记录之。并绘出组装表的电压校准曲线。 设计制作多量程交流数字电压表 （1）组装多量程交流数字电压表： 使用电路单元：三位半数字表头，直流电压校准交流电压校准（AC-DC变换器），分压器1，量程转换与测量输入。在上述200mV直流数字电压表头的基础上，增加交流-直流（AC-DC）变换器，制成交流数字电压表⑴并校准。 按图（13）接线，在200mV直流数字电压表头（已校准）前面接入AC-DC变换器，然后进行交流电压校准。 （2）交流电压校准：用标准表置于交流电压20V量程进行监测，接通交流电压电流单元电路，使之输出一150--200mV左右的交流电压。然后将标准表表笔与组装表表笔并联，均置于交流电