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模电课程设计万用表

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1 万用表的设计 实验目的 1、了解万用表的基本工作原理及其相关组成部分; 2、掌握用运算放大器组成万用表的设计方法; 3、掌握万用表的主要技术指标和调试方法。 知识点和涉及内容 本课程设计的知识点主要是用运算放大器构成各种简单仪表的原理,主要内容则是直流电压、直流电流、交流电压、交流电流及电阻的测量测试方法。 技术指标 万用表的测量精确度:2.5 级 电源电压: 12V 1.直流电压表 量程:6V 2.直流电流表 量程:5mA 3.交流电压表 量程:6V,50Hz~1KHz 4.交流电流表 量程:5mA 5.欧姆表 量程分别为1KΩ,10KΩ,100KΩ 万用表工作原理及参考电路 1. 运算放大器调零电路原理 由于集成运放的输入失调电压和输入失调电流的影响,当运算放大器组成的线性电路输入信号为零时,输出往往不等于零。为了提高电路的运算精度,要求对失调电压和失调电流造成的误差进行补偿,这就是运算放大器的调零。“调零”技术是使用运放时必须掌握的。特别是在作直流放大器用时,由于输入失调电压和失调电流的影响,当运放的输入为零时,输出不为零,将影响运算放大器的精度,严重时使运算放大器不能正常工作。调零的原理是,在运放的输入端外加一个补偿电压,以抵消运放本身的失调电压,达到调零的目的。有些运放已经引出调零端,只需要按照器件的规定,接入调零电路进行调零即可,例如本实验所用到的HA17741。下 面 以 A 17741 为例,图 1 给 出了常用外部调零电路。它 的调零电路由-12V 电源、50kΩ 的电阻和调零电位 器Rp 组成。调零时应 将电路接成闭 环 ,将两 个输入端接“地 ”,调节 调零电位 器,使输出电压为零。 本实验采 用的集成运算放大器为HA17741。 2 图1 调零电路 2.工作原理及参考电路 在测量中,电压表或者电流表的接入应不影响被测电路的原工作状态,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,万用表表头的可动线圈总有一定的电阻,例如100μA 的表头,其内阻约为1KΩ,用它进行测量时将影响到被测量,从而引起误差。此外,交流表中的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。 1) 直流电压表 图2 为同相端输入,高精度直流电压表电原理图。 3 图2 直流电压表 表头电流I 与被测电压Ui的关系为...

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