模电课程设计万用表

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...