高精度电压表电流表和电阻表的制作.pdf

研究与实践 3 高精度电压表、电流表和电阻表的制作 一、研究目的 1．学习和掌握万用表电路设计的思路。 2．学习掌握电压表、电流表和电阻表测量中不同量程的构成方式。 3．学习和掌握采用含运算放大器的电路扩大测试量程的方法。 4．学习和领会表盘刻度线性和非线性的原理。 5．领会和掌握输入电阻与输出电阻的工程意义。 6．掌握工程中基于集成运算放大器的高精度电压表、电流表和电阻表的设计方法。 7．在学习掌握本研究性实验提示内容的基础上，设计满足任务要求的电路，并实现电 路的仿真、制作和调试。 二、预备知识 1. 熟练掌握电阻性电路的分析方法与应用。 2. 掌握万用表测量直流电流、直流电压和电阻的原理和方法。 3. 领会运算放大器特性和应用。 三、研究背景 电流和电压作为电路变量，是在电路理论中描述和反映电路性质和特性的最重要的 参数，也是在工程实际中经常需要测量的。通常情况下，测量电流和电压可以采用万用 表，不论是模拟万用表还是数字万用表，都可以准确测量电路中的直流（或交流）电流 与电压值。 电阻器是电路理论中的重要基本元件之一，电阻器的阻值的测量在工程实际中也具 有重要的意义。通常情况下，亦可以采用万用表来测量电路中实际电阻元件的阻值。 万用表是一种多量程和测量多种电量的便携式电子测量仪表。一般的万用表可以测 量电阻、测量交流和直流电流、测量交流和直流电压。有的万用表还可以用来测量音频 电平、电容量、电感量和晶体管的β值等。 由于万用表结构简单、便于携带、使用方便、用途多样、量程范围广，因而它是维 修仪表和调试电路的重要工具，是一种最常用的测量仪表。 253 四、实验仪器及元器件 示波器 1台 双路可调直流稳压电源 1台 微安表 1只 万用表 1只 集成运算放大器芯片 若干 电阻 若干 电容器 若干 电感器 若干 开关 若干 五、研究提示(略) 六、研究内容或设计目标 1．基本命题 A 设计一个高精度直流电流测试仪，可分0～10mA、10mA～100mA、100mA～1A三 个量程测量直流电流。 任务要求： （1） 设计高精度直流电流测试仪的整体结构框图。 （2） 阅读检索参考文献，确定和选择电路中各元件的参数和型号。 （3） 对电路设计进行Multisim软件仿真。 （4） 整体电路制作与调试实现。 （5） 以直流电源和可调电阻组成被测电流回路，用设计的高精度直流测试仪进行实验 测量，画出电流～电阻曲线，与软件仿真结果比较、分析。 （6） 实验研究当被测负载分别接入感性负载和容性负载时，对高精度直流测试仪的测 试结果是否有影响，并分析原因。 B 设计一个高精度直流电压测试仪，可分10mV～100mV、100mV～1V、1V～10V三 个量程测量直流电压。 任务要求： （1） 设计高精度直流电压测试仪的整体结构框图。 （2） 阅读检索参考文献，确定和选择电路中各元件的参数和型号。 （3） 对电路设计进行Multisim软件仿真。 254 （4） 整体电路制作与调试实现。 （5） 以直流电源和可调电阻组成被测电压回路，用设计的高精度直压测试仪进行实验 测量，画出电压～电阻曲线，与软件仿真结果比较、分析。 （6） 实验研究当被测负载分别接入感性负载和容性负载时，对高精度直压测试仪的测 试结果是否有影响，并分析原因。 C 设计一个高精度电阻测试仪，可分 0～100mΩ、100mΩ～10Ω、10Ω～1kΩ 三 个量程测量的