实验十 多功能数字电表和万用表的设计(部分)
12级电科专业《专业实验》安排表（2015下半年）
说明：14周3
103
每一时间段实验为4学时，下午上课时间：14:30-17:30
每次实验上课前需认真预习相关实验内容并写好预习报告
每位学生准备8张16开实验报告纸，8张32开原始记录纸。
讲义份数：导热系数？份, 电源特性？份, 声光电路？份。
所开设实验的房间管理由各位老师自己承担。
理学院物理实验室
2015.09.06
实验十多功能数字电表和万用表的设计
数字电表以它显示直观、准确度高、分辨率强、功能完善、性能稳定、体积小易于携带等特点在科学研究、工业现场和生产生活中得到了广泛应用。数字电表工作原理简单，完全可以让同学们理解并利用这一工具来设计对电流、电压、电阻、压力、温度等物理量的测量，从而提高大家的动手能力和解决问题能力。
【实验目的】
1、了解数字电表的基本原理及常用双积分模数转换芯片外围参数的选取原则、电表的校准原则以及测量误差来源。
2、了解万用表的特性、组成和工作原理。
3、掌握分压、分流电路的原理以及设计对电压、电流和电阻的多量程测量。
4、了解交流电压、三极管和二极管相关参数的测量。
5、通过数字电表原理的学习，能够在传感器设计中灵活应用数字电表。
【实验仪器】
1、DH6505数字电表原理及万用表设计实验仪。
2、四位半通用数字万用表。（自备）
3、示波器。（自备）
4、ZX25a 电阻箱。（自备） 【实验原理】
一、数字电表原理
常见的物理量都是幅值大小连续变化的所谓模拟量，指针式仪表可以直接对模拟电压和电流进行显示。而对数字式仪表，需要把模拟电信号(通常是电压信号)转换成数字信号，再进行显示和处理。
数字信号与模拟信号不同，其幅值大小是不连续的，就是说数字信号的大小只能是某些分立的数值，所以需要进行量化处理。若最小量化单位为?，则数字信号的大小是?的整数倍，该整数可以用二进制码表示。设?=0.1mV ，我们把被测电压U 与?比较，看U 是
?的多少倍，并把结果四舍五入取为整数N (二进制)。一般情况下，N ≥1000即可满足
测量精度要求(量化误差≤1/1000=0.1%)。所以，最常见的数字表头的最大示数为1999，被称为三位半(3 1/2)数字表。如：U 是? (0.1mV )的1861倍，即N =1861，显示结果为186.1(mV )。这样的数字表头，再加上电压极性判别显示电路和小数点选择位，就可以测量显示-199.9～199.9mV 的电压，显示精度为0.1mV 。
1、双积分模数转换器（ICL7107）的基本工作原理
双积分模数转换电路的原理比较简单，当输入电压为Vx 时，在一定时间T1内对电量为零的电容器C 进行恒流（电流大小与待测电压Vx 成正比）充电，这样电容器两极之间的电量将随时间线性增加，当充电时间T1到后，电容器上积累的电量Q 与被测电压Vx 成正比；然后让电容器恒流放电（电流大小与参考电压Vref 成正比），这样电容器两极之间的电量将线性减小，直到T2时刻减小为零。所以，可以得出T2也与Vx 成正比。如果用计数器在T2开始时刻对时钟脉冲进行计数，结束时刻停止计数，得到计数值N2，则N2与Vx 成正比。
双积分AD 的工作原理就是基于上述电容器充放电过程中计数器读数N2与输入电压Vx 成正比构成的。现在我们以实验中所用到的3位半模数转换器ICL7107为例来讲述它的整个工作过程。ICL7107双积分式A/D 转换器的基本组成如图1所示，它由积分器、过零比较器、逻辑控制电路、闸门电路、计数器、时钟脉冲源、锁存器、译码器及显示等电路所组成。下面主要讲一下它的转换电路，大致分为三个阶段：
第一阶段，首先电压输入脚与输入电压断开而与地端相连放掉电容器C 上积累的电量，然后参考电容Cref 充电到参考电压值Vref ，同时反馈环给自动调零电容C AZ 以补偿缓冲放大器、积分器和比较器的偏置电压。这个阶段称为自动校零阶段。
第二阶段为信号积分阶段（采样阶段），在此阶段Vs 接到Vx 上使之与积分器相连，这样电容器C 将被以恒定电流Vx/R 充电，与此同时计数器开始计数，当计到某一特定值N1（对于三位半模数转换器，N1=1000）时逻辑控制电路使充电过程结束，这样采样时间T1是一定的，假设时钟脉冲为T CP ，则T1=N1*T CP 。在此阶段积分器输出电压Vo=-Qo/C(因为Vo 与Vx 极性相反)，Qo 为T1时间内恒流（Vx/R ）给电容器C 充电得到的电量，所以存在下式：
Qo=
dt R Vx
T *1
?=1T R Vx (1)
Vo=-
C Qo =-1T RC
Vx
(2)
图2 积分和反积分阶段曲线图
第三阶段为反积分阶段（测量阶段），在此阶段，逻辑控制电路把已经充电至ref V 的参考电容ref C 按与X V 极性相反的方式经缓冲器接到积分电路，这样电容器C 将以恒定电流R V ref 放电，
与此同时计数器开始计数，电容器C 上的电量线性减小，当经过时间T2后，电容器电压减小到0，由零值比较器输出闸门控制信号再停止计数器计数并显示出计数结果。此阶段存在如下关系：
Vo+
C
1
dt R Vref
T *2
?=0 （3） 把（2）式代入上式，得：
T2=
Vref
T 1
Vx (4) 从（4）式可以看出，由于T1和Vref 均为常数，所以T2与Vx 成正比，从图2可以看出。若时钟最小脉冲单元为CP T ,则CP T N T *=11，CP T N T *=22，代入（4），
N 1
即有： N2= Vx (5)
可以得出测量的计数值N2与被测电压Vx成正比。
T,即N1的值为1000不变。而N2对于ICL7107，信号积分阶段时间固定为1000个
CP
的计数随Vx的不同范围为0～1999，同时自动校零的计数范围为2999～1000，也就是测量T不变。即满量程时N2max=2000=2*N1,所以Vxmax=2Vref，这样若取周期总保持4000个
CP
参考电压为100mV，则最大输入电压为200mV；若参考电压为1V，则最大输入电压为2V。
对于ICL7107的工作原理这里我们不再多说，以下我们主要讲讲它的引脚功能和外围元件参数的选择，让同学们学会使用该芯片。
2、ICL7107双积分模数转换器引脚功能、外围元件参数的选择
图3 ICL7107芯片引脚图
图4 ICL7107和外围器件连接图
图4 ICL7107芯片的引脚图
如图3所示，它与外围器件的连接图如图4所示。图4中它和数码管相连的脚以及电源脚是固定的，所以不加详述。芯片的第32脚为模拟公共端，称为COM端；第36脚Vr+和35脚Vr-为参考电压正负输入端；第31脚IN+和30脚IN-为测量电压正负输入端； Cint和Rint 分别为积分电容和积分电阻，Caz为自动调零电容，它们与芯片的27、28和29相连，用示波器接在第27脚可以观测到前面所述的电容充放电过程，该脚对应实验仪上示波器接口Vint；电阻R1和C1与芯片内部电路组合提供时钟脉冲振荡源，从40脚可以用示波器测量出该振荡波形，该脚对应实验仪上示波器接口CLK，时钟频率的快慢决定了芯片的转换时间（因为测量周期总保持4000个Tcp不变）以及测量的精度。下面我们来分析一下这些参数的具体作用：
Rint为积分电阻，它是由满量程输入电压和用来对积分电容充电的内部缓冲放大器的输出电流来定义的，对于ICL7107，充电电流的常规值为Iint=4uA，则Rint=满量程/4uA。所以在满量程为200mV，即参考电压Vref=0.1V时，Rint=50K,实际选择47K电阻；在满量程为2V，即参考电压Vref=1V时，Rint=500K,实际选择470K电阻。Cint=T1*Iint/Vint,一般为了减小测量时工频50HZ干扰，T1时间通常选为0.1S ，具体下面再分析，这样又由于积分电压的最大值Vint=2V，所以：Cint=0.2uF,实际应用中选取0.22uF。
对于ICL7107，38脚输入的振荡频率为：f0=1/(2.2*R1*C1)，而模数转换的计数脉冲频率是f0的4倍，即Tcp=1/(4*f0)，所以测量周期T=4000*Tcp=1000/f0，积分时间（采样时间）T1=1000*Tcp=250/fo。所以fo的大小直接影响转换时间的快慢。频率过快或过慢都会影响测量精度和线性度，同学们可以在实验过程中通过改变R1的值同时观察芯片第40脚的波形和数码管上显示的值来分析。一般情况下，为了提高在测量过程中抗50HZ工频干扰的能力，应使A/D转换的积分时间选择为50HZ工频周期的整数倍，即T1=n*20ms,考虑到线性度和测试效果，我们取T1=0.1m(n=5)，这样T=0.4S，f0=40kHZ，A/D转换速度为2.5次/秒。由T1=0.1=250/f0，若取C1=100pF，则R1≈112.5KΩ。实验中为了让同学们更好的理解时钟频率对A/D转换的影响，我们让R1可以调节，该调节电位器就是实验仪中的电位器RWC。
3、用ICL7107A/D转换器进行常见物理参量的测量
图5 图6
（1）直流电压测量的实现（直流电压表）
Ⅰ: 当参考电压Vref=100mV时，Rint=47KΩ。此时采用分压法实现测量0～2V的直流电压 ,电路图见图5。
Ⅱ:直接使参考电压Vref=1V，Rint=470KΩ来测量0～2V的直流电压，电路图如图6。
（2）直流电流测量的实现（直流电流表）
直流电流的测量通常有两种方法，第一种为欧姆压降法，如图7所示，即让被测电流流过一定值电阻Ri，然后用200mV的电压表测量此定值电阻上的压降Ri*Is（在Vref=100mV 时，保证Ri*Is≤200mV就行），由于对被测电路接入了电阻，因而此测量方法会对原电路有影响，测量电流变成Is’=R0*Is/(R0+Ri),所以被测电路的内阻越大，误差将越小。第二种方法是由运算放大器组成的I-V变换电路来进行电流的测量，此电路对被测电路的无影响，但是由于运放自身参数的限制，因此只能够用在对小电流的测量电路中，所以在这里就不再详述。
图7
(3)电阻值测量的实现（欧姆表）
Ⅰ:当参考电压选择在100mV时，此时选择Rint=47KΩ，测试的接线图如图8所示，图中Dw是提供测试基准电压，而Rt 是正温度系数（PTC）热敏电阻，既可以使参考电压低于100mV，同时也可以防止误测高电压时损坏转换芯片，所以必需满足Rx=0时，Vr≤100mV。由前面所讲述的7107的工作原理，存在：
Vr=(Vr+)–(Vr-)=Vd*Rs/(Rs+Rx+Rt) (6)
IN=(IN+)–(IN-)=Vd*Rx/(Rs+Rx+Rt) (7)
由前述理论N2/N1=IN/Vr有：
Rx=（N2/N1）*Rs （8）
所以从上式可以得出电阻的测量范围始终是0～2RsΩ。
Ⅱ: 当参考电压选择在1V时，此时选择Rint=470KΩ，测试电路可以用图9实现，此电路仅供有兴趣的同学参考，因为它不带保护电路，所以必需保证Vr≤1V。
在进行多量程实验时(万用表设计实验)，为了设计方便，我们的参考电压都将选择为100mV，除了比例法测量电阻我们使Rint=470KΩ和在进行二极管正向导通压降测量时也使Rint=470KΩ并且加上1V的参考电压。
图8 图9 二、数字万用表设计
常用万用表需要对交直流电压、交直流电流、电阻、三极管FE h 和二极管正向压降的测量等，图10为万用表测量基本原理图。下面我们主要讲讲提到的几种参数的测量：
图10数字万用表基本原理图
本实验使用的DH6505型数字电表原理及万用表设计实验仪，它的核心是由双积分式模数A/D 转换译码驱动集成芯片ICL7107和外围元件、LED 数码管构成。为了同学们能更好的理解其工作原理，我们在仪器中预留了9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(Vr+、Vr-)、3个小数点驱动输入端（dp1、dp2和dp3）以及模拟公共端（COM ）和地端（GND ）。
1、直流电压量程扩展测量
在前面所述的直流电压表前面加一级分压电路(分压器)，可以扩展直流电压测量的量程。如图11所示，电压表的量程Uo 为200mV ，即前面所讲的参考电压选择100mV 时所组成的直流电压表，r 为其内阻(如10M )，1r 、2r 为分压电阻，Ui 为扩展后的量程。
图11分压电路原理 图12多量程分压器原理
由于r>>r 2，所以分压比为
2
12
0r r r U U i +=
扩展后的量程为
多量程分压器原理电路见图12，无档量程的分压比分别为1、0.1、0.01、0.001和0.0001，对应的量程分别为200mV 、2V 、20V 、200V 和2000V 。
采用图12的分压电路（见实验仪中的分压器b ）虽然可以扩展电压表的量程，但在小量程档明显降低了电压表的输入阻抗，这在实际应用中是行不通的。所以，实际通用数字万用表的直流电压档分压电路（见实验仪中的分 图13实用分压器原理 压器a ）为图13所示，它能在不降低输入阻抗
（大小为R//r ，R=R1+R2+R3+R4+R5）的情况下，达到同样的分压效果。
例如：其中20
V 档的分压比为：
01.01010054321543==++++++M
K
R R R R R R R R
2000V
200V 20V 2V 200mV
9M 90K 9K U i 900K R2R3R4R5
R11K
KS2
直流电压表
IN+IN-
Uo
2
2
1U r r r U i +=
其余各档的分压比也可照此算出。
实际设计时是根据各档的分压比和以及考虑输入阻抗要求所决定的总电阻来确定各分压电阻的。首先确定总电阻：
R=R1+R2+R3+R4+R5=10M
再计算2000V 档的分压电阻：
R5=0.0001R=1K
然后200V 档分压电阻：
R4+R5=0.001R R4=9K
这样依次逐档计算R3、R2和R1。
尽管上述最高量程档的理论量程是2000V ，但通常的数字万用表出于耐压和安全考虑，规定最高电压量限为1000V 。由于只重在掌握测量原理，所以我们不提倡大家做高电压测量实验。
在转换量程时，波段转换开关可以根据档位自动调整小数点的显示。同学们可以自行设计这一实现过程，只要对应的小数位dp1、dp2或dp3插孔接地就可以实现小数点的点亮。
2、直流电流量程扩展测量（参考电压100mV ）
测量电流的原理是：根据欧姆定律，用合适的取样电阻把待测电流转换为相应的电压，再进行测量。如图14，由于电压表内阻r>>R ，∴取样电阻R 上的电压降为：
i i U I R =
图14电流测量原理 图15多量程分流器电路
若数字表头的电压量程为Uo ，欲使电流档量程为Io ，则该档的取样电阻(也称分流电阻)Ro=
Io
Uo
。若0U =200mV ，则0I =200mA 档的分流电阻为1R =Ω。 多量程分流器原理电路见图15。
图9中的分流器（见实验仪中的分流器b ）在实际使用中有一个缺点，就是当换档开关接触不良时，被测电路的电压可能使数字表头过载，所以，实际数字万用表的直流电流档
图16 实用分流器原理
电路（见实验仪中的分流器a ）为图16所示。
图16中各档分流电阻的阻值是这样计算的：先计算最大电流档的分流电阻5R ：
同理下一档的4R 为：
这样依次可以计算出R3、R2和R1的值。
图16中的FUSE 是2A 保险丝管，起到过流保护作用。两只反向连接且与分流电阻并联的二极管D 1、D 2为硅整流二极管，它们起双向限幅过压保护作用。正常测量时，输入电压小于硅二极管的正向导通压降，二极管截止，对测量毫无影响。一旦输入电压大于0.7V ，二极管立即导通，两端电压被钳制在0.7V 内，保护仪表不被损坏。
用2A 档测量时，若发现电流大于1A 时，应尽量减小测量时间，以免大电流引起的较高温升而影响测量精度甚至损坏电表。
3、交流电压、交流电流测量(参考电压100mV)
数字万用表中交流电压、电流测量电路是在直流电压、电流测量电路的基础上，在分压器或分流器之后加入了交直流转换电路，即AC-DC 变换电路，具体电路图见图17。
该AC-DC 变换器主要由集成运算放大器、整流二极管、RC 滤波器等组成，电位器RW 用来调整输出电压高低，用来对交流电压档进行校准之用，使数字表头的显示值等于被测交流电压的有效值。实验仪中用图18所示的简化图代替。
同直流电压档类似，出于对耐压、安全方面的考虑，交流电压最高档的量限通常限定为750V (有效值)。
)(1.022
.050Ω===
m s I U R )(9.01.02
.02
.05404Ω=-=-=
R I U R m
图17 交直流电压转换电路
图18 交直流电压转换简图
4、电阻测量电路(参考电压0～1V)
数字万用表中的电阻档采用的是比例测量法，其原理电路图见前面的图8，测量时我们拨动拨位开关K1-1，使Rint=470K，使参考电压的范围为0～1V。
如前所述：
Rx=（N2/N1）*Rs
N2=1000*Rx/Rs
当Rx=Rs时，数字显示将为1000，若选择相应的小数点位就可以实现电阻值的显示。若构成200Ω档，取Rs=100Ω,小数点定在十位上，即让dp3插孔接地，当Rx变化时，显示从0.1Ω～199.9Ω；若构成2KΩ档，取Rs=1KΩ，小数点定在千位上，即让dp3插孔接地，当Rx变化时，显示从0.001KΩ～1.999KΩ；其它档类推。
数字万用表多量程电阻档电路如图10所示，由上述分析给电阻参数的选择如下：
R1=100Ω
R2=1000-R1=900Ω
R3=10K-R1-R2=9KΩ
R4=100K-R1-R2-R3=90KΩ
R5=1000K-R1-R2-R3-R4=900KΩ
R与
图19中由正温度系数(PTC)热敏电阻
1
图19
晶体管T组成了过压保护电路，以防误用电阻档去测高电压时损坏集成电路。当误测高电压时，晶体管T发射极将击穿从而限制了输入电压的升高。同时R t随着电流的增加而发热，其阻值迅速增大，从而限制了电流的增加，使T的击穿电流不超过允许范围。即T只是处于软击穿状态，不会损坏，一旦解除误操作，R t和T都能恢复正常。
5、三极管参数h FE的测量(参考电压100mV)
测量NPN管的h FE大小的电路如图20所示，三极管的固定偏置电阻由R37和R39组成，调整R37可使基极电流I B=10uA， R42为取样电阻，这样输入直流电压表的电压为：图19 多档电阻测试图
Vin=V XNO≈h FE*I B*R42= h FE*10uA*10Ω=0.1h FE(mV)
若表头为200mV的量程，则理论上测量范围为0～1999，但为了不出现较大误差，实际测量范围限制在0～1000之间，测量过程中可以让小数点消隐(即不点亮)。测量PNP管的h FE大小的电路如图21所示,原理和测量NPN管的h FE大小一样，所以不再赘述。
测量h FE时需注意以下事项：
(1)仅适用于测量小功率晶体管。这是因为测试电压较低同时测试电流较小的缘故。倘若去测大功率晶体管，测量的结果就与典型值差很大。
(2)当Vin≥200mV时，仪表将显示过载，应该立即停止测量。
图20 NPN管测试电路图21 PNP管测试电路
6、二极管正向压降的测量(参考电压1V)
进行二极管正向压降测试的电路图如图22，+5V经过R36,PTC向二极管提供5V的测试电压，使二极管D9导通，测试电流（即二极管正向工作电流）If≈1mA，导通压降Vf输入到IN+和IN-端，由于Vf的大小一般在0～2V之间，所以我们可以选择参考电压为1V，此时通过拨位开关选择Rint=470KΩ，这样可以直接测出Vf的值。如果想用200mV档测试，必需要对Vf分压才行，请同学们自己分析。
图22 二极管正向压降测试图
【实验内容与步骤】
一、实验仪组成简介
图23 DH6505实验仪的面板结构图
DH6505数字电表原理及万用表设计实验仪的面板结构图如图23所示，下面我们讲该模块的功能。
1、ICL7107模数转换及其显示模块，如图23中标示的“1”。
2、量程转换开关模块，如图23中标示的“2”。
3、交流电压电流模块，提供交流电压和电流，通过模块中的电位器进行调节。
4、直流电压电流模块，提供直流电压和电流，通过模块中的电位器进行调节。
5、待测元件模块，提供二极管、电阻、NPN三极管和PNP三极管各一个。
6、AD参考电压模块，提供模数转换器的参考电压，通过模块中的电位器进行调节。
7、参考电阻模块，提供可调参考电阻和可调待测电阻各一个。
8、交直流电压转换模块，把交流电压转换成直流电压，模块中有电位器进行调整。
9、电阻档保护模块，防止过压损坏仪器。
10、电流档保护模块，防止过流。
11、NPN三极管测量模块、PNP三极管测量模块、二极管测量模块。
12、量程扩展分压器a、b，分流器a、b，以及分档电阻模块。
二、数字电表原理实验
◆直流电压的测量
（1）200mV档量程的校准
图24 直流电压测量接线图
1、拨动拨位开关K1-2到ON，其他到OFF，使Rint=47KΩ（注：拨位开关K1和K2，拨到上方为ON，拨到下方为OFF。）。调节AD参考电压模块中的电位器，同时用万用表200mV 档测量其输出电压值，直到万用表的示数为100mV为止。
2、调节直流电压电流模块中的电位器，同时用万用表200mV档测量该模块电压输出值，使其电压输出值为0-199.9mV的某一具体值（如：150.0mV）。
3、拨动拨位开关K2-3到ON，其他到OFF，使对应的ICL7107模块中数码管的相应小数点点亮，显示XXX.X。
4、按图24方式接线。供电，调节模数转换及其显示模块中的电位器RWC，使外部频率计的读数为40kHZ或者示波器测量的积分时间T1为0.1S（原因在前实验原理中已述）。
5、观察ICL7107模块数码管显示是否为前述0-199.9mV中那一具体值（如：150.0mV）。若有些许差异，稍微调整AD参考电压模块中的电位器使模块显示读数为前述那一具体值(如：150.0mV)。
6、调节电位器RWC改变时钟频率，观察模块中数字显示的变化情况以及示波器所观察到的频率以及T1的变化情况，从而理解和认识时钟频率的变化对转换结果的影响。
7、重复步骤4，使T1=0.1S，注意以后不要再调整电位器RWC。
8、调节直流电压电流模块中的电位器，减小其输出电压，使模块输出电压为199.9mV、180.0mV、160.0mV、……20.0mV、0mV；并同时记录下万用表所对应的读数。再以模块显示的读数为横坐标，以万用表显示的读数为纵坐标，绘制校准曲线。
9、若输入的电压大于200mV，请先采用分压电路并改变对应的数码管在进行，请同学们自行设计实验。注意在测量高电压时，务必在测量前确定线路连接正确，避免伤亡事故。
（2）2V档量程校准
1、拨动拨位开关K1-1到ON，其他到OFF，使Rint=470KΩ。调节AD参考电压模块中的电位器，同时用万用表2V档测量其输出电压值，直到万用表的示数为1.000V为止。
2、调节直流电压电流模块中的电位器，同时用万用表2V档测量该模块电压输出值，使其电压输出值为0-1.999V的某一具体值（如：1.500V）。
3、拨动拨位开关K2-1到ON，其他到OFF ,使对应的ICL7107模块中数码管的相应小数点点亮，即显示X.XXX
4、按图24方式接线。供电，调节模数转换及其显示模块中的电位器RWC，使外部频率计的读数为40kHZ或者示波器测量的积分时间T1为0.1S（原因在前实验原理中已述），此步骤若先前已调好，可以跳过。
5、观察ICL7107模块数码管显示是否为0-1.999V中的前述的那某一具体值（如：1.500V）。若有些许差异，稍微调整AD参考电压模块中的电位器使模块显示读数为前述那一具体值（如：1.500V）。
6、调节直流电压电流模块中的电位器，减小其输出电压，使模块输出电压为1.999V、1.800V、1.600V、……0.020V、0V；并同时记录下万用表所对应的读数。再以模块显示的读数为横坐标，以万用表显示的读数为纵坐标，绘制校准曲线。
*若输入的电压大于2V，请先采用分压电路并改变对应的数码管小数点位后再进行实验，请同学们自行设计实验。多量程扩展实验将在后面进行详细说明。
*在上面实验进行校准时，由于直流电压电流模块中的电位器细度不够，可能调整不到相应的值（如：150.0mV和1.500V），可以调整到一个很接近的值；但是在稍微调整AD参考电压模块中的电位器时，注意一定要使模块显示值与实际测量的直流电压电流模块中输出的电压值显示一样。在以下电流档的校准也同样遵循这一原则。
◆直流电流的测量
(1) 20mA档量程校准
1、测量时可以先左旋直流电压电流模块中的电位器到底，使输出电流为0。
2、拨动拨位开关K1-2到ON，其他到OFF，使Rint=47KΩ。调节AD参考电压模块中的电位器，同时用万用表200mV档测量输出电压值，直到万用表的示数为100mV为止。
3、拨动拨位开关K2-2到ON，其他OFF,使对应的ICL7107模块中数码管的相应小数点点亮，显示XX.XX。
4、按照图25方式接线。供电。向右旋转调节直流电压电流模块中的电位器，使万用表显示为0-19.99mA的某一具体值（如：15.00mA）。
5、观察模数转换模块中显示值是否为0-19.99mA中的前述的那某一具体值（如：15.00mA）。若有些许差异，稍微调整AD参考电压模块中的电位器使模块显示数值为0-19.99mA中的前述的那某一具体值（如：15.00mA）。
6、调节直流电压电流模块中的电位器，减小其输出电流，使显示模块输出电流为19.99mA、18.00mA、16.00mA、……0.20mA、0mA；并同时记录下万用表所对应的读数。再以模块显示的读数为横坐标，以万用表显示的读数为纵坐标，绘制校准曲线。
图25 直流电流测量接线图
（2）2mA档量程校准
1、若要进行2mA档校准，只需要把分流器b中的电阻选用100Ω，ICL7107模块中数码管对应的显示为X.XXX。同时把万用表的量程选择为2mA档，然后重复实验步骤1～6即可。
2、更高量程的输入请用分流电路a来实现，同学们可以自行设计实验。
◆电阻的测量
图26 电阻档校准接线图
图27 电阻测量接线图
1、由于电阻档基准电压为1V，所以在进行电阻测试时，选择参考电压为1V的设置，即拨动拨位开关K1-1到ON，其他到OFF，使Rint=470KΩ。这样可以保证在Rx=0时，Rs 上的电压将最大为1V，即参考电压(Vr+)-(Vr-)≤1V。
2、进行2KΩ档校准。把高精度电阻箱的电阻值给定为1500Ω；拨动拨位开关K2-1到ON，其他到OFF。使对应的ICL7107模块中数码管的相应小数点点亮，显示X.XXX。
3、按照图26方式接线。
4、观察模数转换模块中显示值是否为1.500。若有些许差异，稍微调节RWs使模块显示数值为1.500。
5、调节外接高精度电阻箱，使显示模块输出读数分别为 1.999KΩ、1.800KΩ、1.600KΩ、……0.200KΩ、0.000KΩ；同时记录下电阻箱的电阻值。再以模块显示的读数为横坐标，以电阻箱的读数为纵坐标，绘制校准曲线。
6、进行未知电阻Rx的测量。
7、首先用万用表测出Rx的值；调节电位器RWx，使之在0～1.999K之间，记录下该电阻的值，然后再按照图27方式接线，记录下模块显示的读数。比较两者测量的误差，重复多次测量，分析误差来源。
8、其它档也可以通过调节电位器RWs改变Rs的值，并用相应的外接高精度电阻箱进行校准，请同学们自行设计实验。
*实际在对电阻进行精密测量时也是用上述方法进行实现的，即进行每档分别校准，但为了使测量有很好的线性度一般使参考电压保持不变（由于我们要求的精度不是很高，所以参考电压是变化的对不同的测量值）。下面我们介绍一种用于精密电阻测量的方法，其原理图见图28。它采用的是恒流源电路，这样模数转换参考电压是维持不变的，其中R为精密电阻，IL=Eg/R=Vx/Rx；Vx=Eg*Rx/R；Vref=Eg；Rw和Rm用于校准时调整用，理论上只要校准时选择精度足够高的Rx，测量将同样精确，在加上一些放大处理电路，此电路可以使测量精确到微欧。
图28 精密电阻测量
◆200mV交流电压的校准
图29 交流电压的测量
1、先进行200mV直流电压档量程的校准（参照◆直流电压的测量）。
2、调节交流电压电流模块的交流电压输出，用万用表测量，使之为0-199.9mV中的某一具体值（如：150.0mV）。
3、按照图29方式接线。供电。看模块的显示值是否为0-199.9mV中的前述那一具体值（如：150.0mV）。若有差别，调节交直流电压转换模块中的电位器，使模块与万用表测量的值相同即可。
4、调节交流电压电流模块中的电位器，减小其输出电压，使模块输出电压为199.9mV、180.0mV、160.0mV、……20.0mV、0mV；并同时记录下万用表所对应的读数。再以模块显示的读数为横坐标，以万用表显示的读数为纵坐标，绘制校准曲线。
5、如果要测量大于200mV的交流信号，必需在交直流转换模块前加入分压器后在进行测量，与多量程直流电压测量一样。注意在测量高电压时，务必在测量前确定线路连接正确，避免伤亡事故。
◆20mA交流电流的测量
1、进行200mV交流电压的校准。
2、按图30方式接线。供电。
3、调节交流电压电流模块中的电位器，减小输出电流，使显示模块输出电压为19.99mA、18.00mA、16.00mA、……0.20mA、0mA；并同时记录下万用表对应的读数。再以模块显示的读数为横坐标，以万用表显示的读数为纵坐标，绘制校准曲线。
4、若需要测量更高量程的输入，需用分流电路a来实现，请同学们自行设计实验。注意在测量大电流时，务必在测量前确定线路连接正确，避免伤亡事故。
◆二极管正向压降的校准和测量
图31 二极管正向压降
1、拨动拨位开关K1-1到ON，其他到OFF，使Rint=470KΩ。调节AD参考电压模块中的电位器，同时用万用表2V档测量其输出电压值，直到万用表的示数为1.000V为止。
2、用万用表测量一个二极管（如：IN4007）的正向导通压降并记录下该值。
3、按照图31方式接线。在XDA和XDK插孔中插入二极管，供电。模块显示的值即为此二极管的正向导通压降。若与万用表测量值有些许差异，可以稍微调整AD参考电压的输出与之相同即可。再进行其他二极管的正向导通压降测量。
◆三极管h
FE参数的测量
万用表的安装实验报告
电路分析课程设计报告设计题目：万用表原理与安装 专业 班级 学号 学生姓名 指导教师 设计时间 教师评分 2011年 6月 17日
目录 1.概述..................................... 错误！未定义书签。 1.1目的....................................................................... 错误！未定义书签。 1.2设计任务............................................................... 错误！未定义书签。 1..3课程设计要求..................................................... 错误！未定义书签。 2. 万用表的组装及焊接 (3) 2.1 MF47型万用表的工作原理框图 (3) 2.2 MF47万用表电阻档工作原理............................. 错误！未定义书签。 2.3 MF47型万用表的安装步骤 (4) 3.焊接前的准备工作 (5) 3.1清除元件表面的氧化层 (5) 3.2原件引脚的弯制成形 (5) 3.3焊接练习 (5) 3.4元器件的插放 (6) 4.元器件的焊接与注意事项 (6) 4.1元器件的焊接 (6) 4.2注意事项 (8) 5.焊接后的实物图 (9) 6.故障的排除 (10) 7.万用表的使用及注意事项 (11) 7.1万用表的使用 (11)
7.2注意事项............................................................... 错误！未定义书签。 8.总结 (12) 8.1 所遇到的问题，你是怎样解决这些问题的 (12) 8.2体会收获及建议 (12) 8.3参考资料 (12) 9.教师评语 (13) 10.成绩 (13)
MAS830L_数字万用表装配实验报告
MAS830L 数字万用表装配实验报告 实验日期： 5月5 实验名称：MAS830L 数字万用表装配 一：实验目的 1、 通过MAS830L 数字万用表装配实验，进一步加深对数字万用表电路原理的认识，能熟练的测量 各种物理量。 2、 了解ICL7106的各个引脚和他的数模转换功能。 3、 了解液晶显示的原理和使用方法。 4、 初步学会通过电路图焊接电路板。掌握一些简单的电路焊接工艺。 5、 了解各种测试仪器的用法并样品进行测试和矫正 二：实验器材 1、 MAS830L 型31/2位数字万用表的各种零配件和相关的材料说明。见MAS830L 元件清单（一）和 MAS830L 元件清单（二）。 2、 焊接电路板所需的烙铁和锡以及松香。 3、 一个标准的数字万用表、螺丝刀、镊子、刀片等。 三：实验原理 1、ICL7106原理介绍 ICL7106是目前广泛应用的一种3?位A/D 转换器，能构成3?位液晶显示的数字电压表。 一、ICL7106的工作原理 1. ICL7106的性能特点 （1）采用＋7V ～＋15V 单电源供电，可选9V 叠层电池，有助于实现仪表的小型化。低功耗（约16mW ），一节9V 叠层电池能连续工作200小时或间断使用半年左右。 （2）输入阻抗高（1010Ω）。内设时钟电路、＋2.8V 基准电压源、异或门输出电路，能直接驱动3?位LCD 显示器。 （3）属于双积分式A/D 转换器，A/D 转换准确度达±0.05％，转换速率通常选2次／秒～5次／秒。具有自动调零、自动判定极性等功能。通过对芯片的功能检查，可迅速判定其质量好坏。 年级：14机电1 班组： 姓名： 朱宇凯 学号： 144030308
电表的扩程和校准实验报告
电表的扩程和校准 实验目的 1．掌握电表的扩程和校准的基本方法。 2．进一步认识滑线式变阻器对电路中电压和电流的调控作用。 实验仪器 磁电式表头。标准电流表，标准电压表，滑线式变阻器，旋钮式电阻箱，直流稳压电源，开关等。 实验原理 1．将表头扩程为电流表 磁电系表头的线圈一般都是用很细的高强度漆包线绕成，表头的满偏电流很小。若要测量较大的电流，需要扩大其量程。方法是：在表头两端并联一个分流电阻R p（如图1），使超过表头能承受的那部分电流从R p流过。若表头的满偏电流I g与内阻R g已知，根据需要的电流表量程I，由欧姆定律可算出R p为 R p=I g Rg/(I－Ig)=Rg/(n i－１) (1) 式中n i＝Ｉ／Ｉg是电流表扩程倍数。由表头和分流电阻R p组成的整体就是电流表。选用大小不同的R p，就可以 得到不同量程的电流表。 （图1）（图2） 2．将表头扩程为电压表 对一定内阻的表头，其端电压与通过它的电流成正比，只要在表头面板上刻上和电流相应的电压值，就得到一只量程（U＝ＩgＲg）很小的电压表（通常只有零点几伏），为了测量较大的电压，在表头上串联一个扩程电阻R s（如图2）使超过表头所能承受的电压降落在R s上。在已知满偏电流I g和内阻Rg的条件下，根据需要的电压表量程U，容易算出扩程电阻为 R s=（Ｕ／Ｉg）－Ｒg＝（n i－１）Ｒg(2) 式中n = U / U g = U / (I g R g) 是电压扩程倍数。由表头和扩程电阻R s组成的整体就是电压表，选用不同大小的R s , 就可得到不同量程的电压表。 3．用比较法校准电表 用改装表和标准表同时测量一定的电流（或电压），记下待校表的示值I x和 标准表的示值I s，从而得到刻度的修正值△I x( = I s－I x ) 。把被校表整个量程上不同 的刻度值都校准一遍，可画出I x－△I x曲线（注意：相邻两校准点用直线连接，整个 图形是一条折线，如图 3 ，称为校准曲线。在以后使用这个电表时，就可根据校准扩
数字万用表的组装与调试实验报告doc
数字万用表的组装与调试实验报告 篇一：万用表组装_设计性实验报告 北京交通大学大学物理实验 设计性实验 实验题目 学院 班级学号姓名首次实验时间年月日 指导教师签字 目录 一.实验任务 ................................................ ................................................... .. (4) 1.分析研究万用表电路，设计并组装一个简单的万用表。 (4) 二.实验要求 ................................................ ................................................... .. (4) 1.分析常用万用表电路，说明各挡的功能和设计原理 ................................................
4 2.设计组装并校验具有下列四挡功能的万用表 ................................................ ............ 4 3.给出将X100电阻挡改造为X10电阻挡的电 路 ................................................ .. (4) 三.实验主要器材 ................................................ ................................................... ........................... 4 四.实验方案 ................................................ ................................................... .. (5) 1.测定给定的微安表头的量程I0和Rg。 .............................................. ....................... 5 2.按照如图所示电路进行分流，制作出1mA直流电流表。 ...................................... 5 3.按照如图所示全桥整流电路图制作直流电源。 .............................................. . (5)
万用表的组装和调试实训报告
万用表的组装和调试实训报告 一．万用表的组装和调试目的和要求 万用表的组装和调试其目的是巩固和加深所学电子技术的知识，了解并初步掌握一般电子产品的生产制作、调试与研制开发的基本技能与方法，全面提高学生的实践动手能力和分析问题、解决实际问题的能力；使学生对电子产品生产获得一定感性认识，为今后从事电子产品制作与创新设计工作奠定初步的实践基础。 在上课的时候我们自己动手安装万用表，旗舰需要们们自己识别集成电路的电阻值，电容，电位器，二极管等等器件。然后自己安装元件，动手焊接，组装和调试，知道最终做出一个可以在实际中使用的万用表。在此过程中学会使用基本工具，比如尖嘴钳、剥线钳，还有电烙铁，焊锡，另外在实践中不可避免的会遇到各种问题，这可以培养我们的排查问题，解决问题的能力。在学习安装万用表的同时，还要学会识别电路图原理，了解万用表的各个功能是通过什么原理来实现的，以此了深入解到曾经在课堂上学过各种元件电路模型的应用方法和误差。在组装的过程中也要学会抓住细节精益求精，有条理的操作和分析问题。 二．Mf47的组成部分 指针式万用表的型式很多，但基本结构是类似的。指针式万用表的结构主要由表头、档位转换开关、测量线路板、面板等组成 表头是万用表的测量显视装置，指针式万用表采用控制显示面板＋表
头一体化结构；档位开关用来选择被测电量的种类和量程；测量线路板将不同性质和大小的被测电量转换为表头所能接受的直流电流。万用表可以测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等多种电量。三．Mf47安装原理及准备工作 1.整理元器件 首先因该是根据产品盒内的说明书指示清点各个原件是否有缺失。 2. 电阻识别读数方法 红红黑棕金五色环电阻最后一环为误差，前三环数值乘以第四环的10颜色次幂颜色次，其电阻为220×10^1=2.2K 误差为±5% 第一色环是百位数，第二色环是十位数，第三色环是个位数，第四色环是应乘颜色次幂颜色次，第五色环是误差率。首先，从电阻的底端，找出代表公差精度的色环，金色的代表5%，银色的代表10%。再从电阻的另一端，找出第一条、第二条色环，读取其相对应的数字，以下图为例，前两条色环都为红色，故其对应数字为红2、红2，其有效数是22。再读取第三条倍数色环，黑1。所以，我们得到的阻值是22x1=22Ω。如果第三条倍数色环为金色，则将有效数乘以0.1。如果第三条倍数色环为银色，则乘以0.01。对于第五环所代表的代表误差。如果第五条色环为黑色，一般用来表示为绕线电阻器，第五条色环如为白色，一般用来表示为保险丝电阻器。如果电阻体只有中间一条黑色的色环，则代表此电阻为零欧姆电阻。
数字万用表设计性实验
普通物理实验C 课程论文 题目数字万用表设计实验学院物理科学与技术学院 电子信息工程学院 专业物理学师范 年级2010级1班 学号222010315210011 姓名彭书涛 指导教师陶敏龙老师 论文成绩 答辩成绩 2011年12 月06 日
数字万用表设计性实验与分析以及实验改进体系 彭书涛 西南大学物理科学与技术学院，重庆 400715 摘要：本论文探讨数字万用表设计实验的思路和实验方法以及改进数字万用表灵敏度的改进方法，从实验入手解决试验中的操作和实验做法的问题，后接着就实验从误差分析入手解决并进行改进方案的讨论。 关键词：数字万用表;设计实验；改进方案； 一、实验内容： 1）制作量程200mA的微安表（表头）； 2）设计制作多量程直流电压表； 3）设计制作多量程直流电流表； 二、实验仪器： WS-I数字万用表设计性实验仪三位半数字万用表 三、实验原理 1.数字万用表的组成 数字万用表的组成见图1。 数字万用表其核心是一个三位半数字表头，它由数字表专用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(V REF +、V REF - )和3个小数点驱动 输入端。 图1 数字万用表的组成 2.直流数字电压表头 “三位半数字表头”电路单元的功能:将输入的两个模拟电压转换成数字，并将两数字进行比较，将结果在显示屏上显示出来。利用这个功能，将其中的一个电压输入作为公认的基准，另一个作为待测量电压，这样就和所有量具或仪器的测量原理一样，能够对电压进行测量了。见图2。
万用表的设计与组装实验报告
目录 引言 (2) 实验方案： (2) 一：直流电流档 (3) 二：直流电压档 (3) 三：交流电压档 (4) 四：电阻档 (4) 实验内容 (5) 实验步骤 (5) 一：制作可调电压的直流电源 (5) 二：制作量程1.00mA直流电流表并校验 (6) 三：制作量程2.50V的直流电压表并校验 (7) 四：制作量程10.0V交流电压表并校验 (8) 五：制作×100挡的欧姆表并校验 (10) 万用表使用说明 (11) 参考资料 (11)
万用表的设计与组装 引言 实验任务： 分析研究万用表电路，设计并组装一个万用表。 实验要求： 1．分析常用万用表电路，说明个挡的够功能和设计原理； 2．设计组装并校验具有下列四档功能的万用表。 （1）直流电流挡：量程1.00mA； （2）以自制的 1.00mA电流表为基础的直流电压档：量程 2.50V。 （3）以自制的1.00mA电流表为基础的交流电压档：量程 10.00V。 （4）以自制的1.00mA电流表为基础的电阻档（×100）电源使用1.5V电池。 3．给出将×100电阻档改造为×10电阻档的电路。 主要仪器： 表头，导线若干，电阻箱若干，万用表。 实验方案： 用给定的表头通过与相应的电阻进行串并联可以组装成有直流电压、电流档的万用表。通过整流滤波电路可以组装成有交流电压
档的万用表。该表头的内阻为R g ，满偏电流为I g 。 一：直流电流档 表头满偏电流较小，不能直接测量较大电流。因此需要小电阻分流。分流电路如图（a ）。设直流电流档的量程为I 。并联电阻为R x 。由欧 姆定律的I g R g =I 1R g +1R x ………………………………………………………………...(1 ) (a) 由公式（1）可以求得R x 的理论值是R x =I g R g I?I g 二：直流电压档 由于表头内阻较小，满偏电流也很小。因此满篇电压也很小则需串联一个较大的电阻分压。设直流电压档的量程为串联电阻为R y 由欧姆定律得U=I R y +U g ………………………………………………….(2) 其电路图如图（b ） G R x
设计性物理实验 数字万用表的组装与调式
. 数字万用表的组装与调式 通过本次实习进一步掌握数字万用表的组成与工作原理，了解万用表的功能。数字万用表的特点及数字万用表和指针表的区别，对数字万用表的电路一定的认识。电表的改装和电路图的优化。学会测量元器件的参数并且掌握判别元器件的好坏。掌握常见故障的处理方案与维修的基本技巧，掌握元器件和电路印刷版焊接技术。加强对误差分析和数据处理能力。通过本次实习加强理论联系实际的能力，提高学生的动手能力。 【实验目的】 设计并组装一台三位半数字万用表。 【实验仪器】 1.DM-Ⅰ数字万用表设计性实验仪一台 2.三位半数字万用表一台 3.导线若干 【实验原理】 DT9205A型数字万用表电路图
无论何种数字表电路它通常由A/D转换电路，时钟电路，驱动电路，显示电路等组成。。从原理上讲，它所组成的仅仅是一个能测量小于199.9mV的直流电压表，对于实验来说，要测的物理量不只是电压，还有电流、电阻等。 要测量电流或电阻，就必须通过某种“I－V”、“R－V”转换电路将其它的非电压信号转换为直流电压信号，才能用数字直流电压表头测量。另外，对于交流电压和交流电流还要先将其变换为直流然后再用数字直流电压表头测量。 1.数字万用表的特性 与指针式万用表相比较，数字万用表有如下优良特性： ⑴高准确度和高分辨力
三位半数字式电压表头的准确度为±0.5％，四位半的表头可达±0.03％，而指针式万用表中使用的磁电系表头的准确度通常仅为±2.5％。 分辨力即表头最低位上一个字所代表的被测量数值，它代表了仪表的灵敏度。通常三位半数字万用表的分辨力可达到电压0.1mV、电流（指电流强度，下同）0.1μA、电阻0.1Ω，远高于一般的指针式万用表。 ⑵电压表具有高的输入阻抗 电压表的输入阻抗越高，对被测电路影响越小，测量准确性也越高。 三位半数字万用表电压挡的输入阻抗一般为10MΩ，四位半的则大于100MΩ。而指针式万用表电压挡输入阻抗的典型值是20～100kΩ/V。 ⑶测量速率快 数字表的速率指每秒钟能完成测量并显示的次数，它主要取决于A/D转换的速率。三位半和四位半数字万用表的测量速率通常为每秒2～4次，高的可达每秒几十次。 ⑷自动判别极性 指针式万用表通常采用单向偏转的表头，被测量极性反向时指针会反打，极易损坏。而数字万用表能自动判别并显示被测量的极性，使用起来格外方便。 ⑸全部测量实现数字式直读 指针式万用表尽管刻画了多条刻度线，也不能对所有挡进行直接读数，需要使用者进行换算、小数点定位，易出差错。特别是电阻挡的刻度，既反向读数（由大到小）又是非线性刻度，还要考虑挡的倍乘。而数字万用表则没有这些问题，换挡时小数点自动显示，所有测量挡都可以直接读数，不用换算、倍乘。 ⑹自动调零 由于采用了自动调零电路，数字万用表校准好以后使用时无需调校，比指针式万用表方便许多。 ⑺抗过载能力强 数字万用表具备比较完善的保护电路，具有较强的抗过压过流的能力。 当然，数字万用表也有一些弱点，如： ⑴测量时不像指针式仪表那样能清楚直观地观察到指针偏转的过程，在观察充放电等过程时不够方便。不过有些新型数字表增加了液晶显示条，能模拟指针偏转，弥补这一不足。 ⑵数字万用表的量程转换开关通常与电路板是一体的，触点容量小，耐压不很高，有的机械强度不够高，寿命不够长，导致用旧以后换挡不可靠。 ⑶一般数字万用表的V/Ω挡公用一个表笔插孔，而A挡单独用一个插孔。使用时应注意根据被测量调换插孔，否则可能造成测量错误或仪表损坏。
设计性实验报告格式
大学物理设计性实验报告 实验项目名称：万用表设计与组装实验仪 姓名：李双阳学号：131409138 专业：数学与应用数学班级：1314091 指导教师：＿王朝勇王新练 上课时间：2010 年12 月 6 日
一、实验设计方案 实验名称：万能表的设计与组装试验仪 实验时间：2010年12月6日 小组合作： 是 小组成员：孙超群 1. 实验目的：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和使用。 3. 掌握多量程数字万用表分压、分流电路计算和连接；学会设计制作、使用多量程数字万用表 2、实验地点及仪器、设备和材料： 万用表设计与组装实验仪、标准数字万用表。 3、实验思路（实验原理、数据处理方法及实验步骤等）： 1． 直流电压测量电路 在数字电压表头前面加一级分压电路（分压电阻），可以扩展直流电压测量的量程。 数字万用表的直流电压档分压电路如图一所示，它能在不降低输入阻抗的情况下，达到准确的分压效果。 例如：其中200 V 档的分压比为： 001.010*********==+++++M K R R R R R R R 其余各档的分压比分别为： 档位 200mV 2V 20V 200V 2000V 分压比 1 0.1 0.01 0.001 0.0001 图一 实用分压器电路 实际设计时是根据各档的分压比和总电阻来确定各分压电阻的，如先确定 M R R R R R R 1054321=++++=总 再计算200V 档的电阻：K R R R 10001.021==+总，依次可计算出3R 、4R 、5R 等各档的分压电阻值。换量程时，多刀量程转换开关可以根据档位调整小数点的位置，使用者可方便地直读出测量结果。 尽管上述最高量程档的理论量程是2000V ，但通常的数字万用表出于耐压和安全考虑，规定最高电压量限为1000V 或750V 。
DT830B数字万用表组装实验报告
课程综合实训报告 题目：DT830B数字万用表组装实验报告 年级： 09级 专业：应用电子技术 学号： 0901001320 学生姓名：肖榕 指导教师：吴燕红龚金伟 2010年12月28日 目录 一、实训目的 (2) 二、项目要求 (3) 三、组装过程 (3) （一）、DT-830B数字万用表 (3) 1.制作目的 (3)
2.制作要求 (4) 3.DT830B数字万用表的特点和工作原理 (4) 4.DT830B数字万用表的安装工艺 (5) （1）、印制板的装配 (5) (2)、液晶屏组件安装 (5) (3)、组装转换开关 (6) (4)、总装 (7) (5)、调试 (8) 四、心得体会 (9) DT830B数字万用表组装实验报告 0901001320 肖榕 一、实训目的 实训是通过具有一定功能和应用价值的一个具体产品的设计与制作，或者一个实际项目的开发与应用，使学生受到工程设计、制造工艺、调试检测和撰写技术报告的系统训练，启迪我们的创新思维，培养我们分析问题和解决问题的综合能力。实验实训环节是非常重要的，他是理论联系实际的主要形式，是实施“教学做合一”教学理念的重要手段，也是激发我们创新意识的有效载体，更是训练、培养学生技术应用能力和实际操作技能的根本途径。 通过实训： ·使我们巩固、加深和学习光电子技术的基础理论、基本知识和技能技能。 ·使我们能正确地选择和使用常用电工仪表、电子仪器及有关实验设计。 ·使我们掌握基本电量及电子元件的测试技术、实验方法和数据的分析处理。
·使我们能应用已学的理论知识设计简单的应用电路，合理选择元器件构成实用的电子小系统。 ·使我们受到基本的实验技能、系统的工程实践和撰写技术报告的初步训练。 ·培养我们严肃认真、实事求是、独立思考、踏实细致的科学作风，树立创新精神，养成良好的工作习惯。 二、项目要求： 1. 分析并读懂无线音乐门铃电路图。 2. 对照电原理图看懂接线电路图。 3. 认识电路图上的符号，并与实物相照。 4. 根据技术指标测试各元器件的主数。 5. 认真细心地安装焊接。 6. 按照技术要求进行调试。 三、组装过程 （一）、DT-830B数字万用表
数字万用表设计性实验 (3)
实验报告评分: 94 11 系07 级姓名高辰阳日期2008.9.23 No. PB07009001 (实验预习报告——包括实验目的和原理——及原始数据，见纸质材料) 实验题目：数字万用表设计性实验 实验器材：DM-Ⅰ数字万用表设计性实验仪，数字万用表 实验步骤：1、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。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 20mV、40mV、60mV、80mV、100mV、120mV、140mV、160mV、180mV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200mV 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 2.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
改装电表实验报告
深圳大学实验报告课程名称：大学物理实验（一） 实验名称：改装电表 学院：医学院 指导教师： 报告人：组号： 学号实验地点 实验时间： 提交时间：
例如，E=0.39介于0.2和0.5之间，那么改装表的级别是0.5级。 （4）画校准曲线 为进一步提高改装表的测量精度，一般需要画校准曲线。以改装表的各整刻度的值为横轴，以标准表和改装表的读数差I ?为纵轴作校准曲线，注意点与点之间的连线为“折线”。如下图所示为改装电流表的校准曲线。校准曲线可以用来修正改装表的测量数据，测量值按校准曲线修正后，可以认为测量结果接近标准表测电流时的精度，比原来的精度有所提高。 2、将量程为Ig =1mA ，内阻为Rg 的电流表改装成量程为U ＝10V 的电压表，与改装电流表类似 （1）改装表头 由于原表头最大只能流过Ig 的电流，所以原表头能承担的最大电压为IgRg ，把它改装成量程为U 的电压表头，需要串联分压电阻Rm ，如下图所示，图中虚线内部分代表改装好的新电压表头。其中分压电阻Rm 的计算方法为 g g m R I U R -= （6-3） （2）校对量程（校对分压电阻） 将改装电压表和测量精度较高的标准电压表并联，并接入如下图所示电路，将分压电阻Rm 调节到计算好的理论值，调节电源或限流电阻Rw 的大小，使校准表显示10.00V ，同时改装表应指向满刻度，如果改装表不是指向满刻度，则调整分压电阻的值，直到改装表和标准表都显示10.00V 为止，记下实际分压电阻的值，这个值叫分压电阻的实际值。 （3）标定改装表的等级 逐点校准改装表的整刻度，方法是把改装表指向整刻度，然后读校准表的读数。找出校准电压表和改装电压表的读数差=?U U 标准-U 改装的最大值max U ?，按式（6-4）计算等级，即 100max ??= 量程 U T （6-4） 根据T 的值给出改装电压表的准确度等级。 （4）画校准曲线 以改装电压表的各整刻度的值为横轴，以标准表和改装表的读数差U ?为纵轴作校准曲线，注意点与点之间的连线为“折线”。
马实验1数字万用表的应用实验报告
实验一数字万用表的应用 一、实验目的 1 理解数字万用表的工作原理； 2 熟悉并掌握数字万用表的主要功能和使用操作方法。 二、实验内容 1 用数字万用表检测元器件——电阻测量、电容测量、二极管检测、三极管检测； 2用数字万用表测量电压和电流——直流电压及电流的测量、交流电压及电流的测量。 三、实验仪器及器材 1 低频信号发生器1台 2 数字万用表1块 3 功率放大电路实验板1块 4 实验箱1台 5 4700Pf、IN4007、9018 各1个 四、实验要求 1 要求学生自己查阅有关数字万用表的功能和相关工作原理，了解数字万用表技术指标； 2 要求学生能适当了解一些科研过程，培养发现问题、分析问题和解决问题的能力； 3 要求学生独立操作每一步骤； 4 熟练掌握万用表的使用方法。 五、万用表功能介绍（以UT39E型为例） 1概述 UT39E型数字万用表是一种功能齐全、性能稳定、结构新颖、安全可靠、高精度的手持式四位半液晶显示小型数字万用表。它可以测量交、直流电压和交、直流电流，频率，电阻、电容、三极管β值、二极管导通电压和电路短接等，由一个旋转波段开关改变测量的功能和量程，共有28档。 本万用表最大显示值为±19999，可自动显示“0”和极性，过载时显示“1”，负极性显示“－”，电池电压过低时，显示“”标志，短路检查用蜂鸣器。 2技术特性 A直流电压： 量程为200mV、2V、20V、200V和1000V五档，200mV档的准确度为±（读数的0.05％＋3个字），2V、20V和200V档的准确度为±（读数的0.1％＋3个字）, 1000V档的准确度为±（读数的0.15％＋5个字）； 输入阻抗，所有直流档为10MΩ。 B交流电压 量程为2V、20V、200V和750V四档，2V、20V和200V档的准确度为±（读数的0.5％＋10个字）, 750V档的准确度为±（读数的0.8％＋15个字）； 输入阻抗，所有量程约为2MΩ； 频率范围为40Hz~400Hz； 显示：正弦波有效值（平均值响应）。 C 直流电流 量程为2mA、200mA和20A三档，2mA档的准确度为±（读数的0.5％＋5个字），200mA 档的准确度为±（读数的0.8％＋5个字）, 20A档的准确度为±（读数的2％＋10个字）。 D 交流电流 量程为2mA、200mA和20A三档，2mA档的准确度为±（读数的0.8％＋10个字），200mA
万用表的设计与组装实验报告
北京交通大学 大学物理实验 设计性实验 实验题目：万用表的设计与组装 学院 班级 学号 姓名 首次实验时间年月日 指导教师签字
万用表的设计及组装实验报告 ●实验任务 分析研究万用表电路，设计并组装一个万用表。 ●实验要求 1、分析常用万用表电路，说明各档的功能和设计原理。、 2、设计组装并校验具有下列四档功能的万用表： （1）直流电流档；量程； （2）以自制的的电流表为基础的直流电压档：量程； （3）以自制的的电流表为基础的交流电压档：量程； （4）以自制的的电流表为基础的欧姆档（×100）：电源使用一节； （5）给出将×100电阻挡改造成的×10电阻挡的电路（不进行实际组装）。 ●实验方案 （一）直流电流档（）： 1、电路图： 2、实验步骤： （1）用数字万用表测量灵敏电流表内阻Rg。 （2）连接如图所示的电路。 （3）调节R2使得（R1+R2）等于Rg，调节R1使灵敏电流表达到满偏。（4）通过调节变压器读出几组不同的数据，进行校验。 （二）直流电压档（） 1、电路图： 2、实验步骤; (1)连接如图所示的电路图。 (2)通过计算得自制电流表需串联电阻R3. (3)调节R1灵敏电流表达到满偏，数字万用表读数为。 (4)调节变压器读出几组两表的读数记录在原始数据记录纸上；画出校验图。
（三）交流电压档（）： 1、电路图： 2、实验步骤; (1)连接如图所示的电路。 (2)通过计算得R4阻值。 (3)调节R1使灵敏电流表达到满偏，数字万用表的读数为。 (4)调节变压器读出几组不同的读数并记录在原始数据记录表上。 （四）电阻挡（×100）： 1、电路图; 2、实验步骤; (1)连接如图所示的电路。 (2)通过计算得到灵敏电流表满偏时的R5阻值。 (3)将正负表笔接到电阻箱上，通过改变电阻箱电阻大笑记录灵敏电流表上的读 数。 （五）电阻档（×10）设计方案 1、电路图 ●注意事项 1、注意交流直流档的选择（AC交流，DC直流）； 2、注意二极管的方向不能接反，否则容易造成短路或断路； 3、检查完电路正确后再打开电源。 ●参考文献
用电压表和电流表测电阻实验报告
用电压表和电流表测电阻实验报告（人教版） 1、实验目的：_______________________________________________________ 2、实验器材：__________、__________、__________、__________、__________、 __________、_________________。 3、实验电路图：(如右图所示) 4、实验原理：______________________ 5、实验注意事项： 压表都应处于最大量程，滑动变阻器的电阻处于电阻最大的状态，开关应断开。 ②连接完毕，能够试触一下，闭合开关，如发现指针摆动过大，指针反向偏转等情况，应立即断开电源，避免损坏电表。 ③用滑动变阻器改变电路中电流时，电表的量程要恰当，选择电表的量程过大，指针偏转过小，会影响读数的精确度，电表每次的读数相差要尽量大些，以减小实验误差。 ④数据处理可采用计算法，即根据每一组的电压和电流强度值，根据R U I 计算电阻 值，再取平均值。 6、实验步骤： A．按电路图连接线，此时电键应处于断开状态，且让滑动变阻器，处于最大电阻值。 B．估算或用试触确定所选伏特表和安培表量程是否恰当，若不当，则调整。 C．检查电路无误后，接通电路，开始实验。 D．闭合开关，观察和记录安培表，伏特表的示数填入下面表格中（或自己设计表格）。 E．改变滑动变阻器滑动片的位置，重复步骤D，并根据欧姆定律计算出三次测量的 平均值。 数据 次数 U（伏）I（安）Rx(欧) Rx的平均值(欧) 1 2 3 （3）计算出Rx的三次阻值，求出Rx的平均值。Rx=(Rx1+Rx2+Rx3)/3 7、实验结果：Rx=(R1+R2+R3)/3＝_______________________=________欧姆 8、整理器材：实验完毕要整理好仪器。 ☆☆☆(实验要求：积极动手，按要求操作，记录数据、计算结果要实事求是。实 验完毕后，将导线取下捆成一捆，并将仪器排放整齐。) ☆☆☆ 1.★串联、并联电路的特点： 在使用欧姆定律对电路实行判定和计算时必须要充分利用串联，并联电路的特点。 1、串联电路的特点： ⑴在串联电路中，电流强度处处相等 用公式写出为I总＝I1＝I2＝I3＝…… ⑵在串联电路中，总电压等于各段电压之和
实验四虚拟电压表的设计和虚拟数字万用表的使用
. 《虚拟仪器技术》 实验报告 学生姓名 学号 日期
实验四、虚拟电压表的设计和虚拟数字万用表的使用 一、实验原理 1）一般电压表和万用表的工作原理和使用方法。 2）交流电各种电压值表示的概念以及相互转换关系。 3）子VI的创建方法。 二、实验目的 1）掌握虚拟电压表和数字万用表的设计和使用方法 2）进一步掌握LabVIEW的使用，特别是控件属性的操作以及子VI的使用。 三、实验内容及要求 1）利用LabVIEW 设计一简易虚拟电压表。 功能要求：具有普通电压表的基本功能，用户可选择直流测量和交流测量。对于直流电压只需显示电流值大小，对于交流电则需要显示该交流电的峰值、有效值、平均值和直流分量（若存在）。同时能够提供虚拟输入和实际输入两种测量信号，虚拟输入时能够显示信号波形。 其他要求：对虚拟电压表进行初始设置，即每次运行程序时电压表的初始界面一致，具体表现在开关处于关闭状态，波形图窗口清空，其他控件处于使能状态下。实际输入时禁用仿真参数设置控件，仿真输入时测量直流电压值时禁用信号幅度、频率、初始相位、占空比、信号类型等控件。 2）创建自行设计的虚拟电压表子VI。 3）使用NI ELVIS提供的数字万用表（DMM）模块完成电阻、电流和电压的测量，并就其中的电压测量部分与自行设计的虚拟电压表进行比较和分析。 四、实验步骤 1）参考程序流程图如图4.1所示；参考前面板设计如图4.2所示，该前面板除具有实验三函数发生器的参考前面板中所有的输入控件外，还添加了仿真与实际信号的切换按钮，交流/直流测量的切换按钮，开关按键，电源指示灯以及结果显示包括：直流分量，平均值，有效值和峰峰值（可以根据需求自行添加或删减）；参考程序框图设计如图4.3所示。本次虚拟电压表的设计与实际使用的模拟/数字电压表是存在很大差别的，为便于实验做了大量简化。实验的主要目的是了解LabVIEW中对子函数的调用及使用方法，LabVIEW中有关属性节点、局部变量的使用和有关用户界面设计的一些基本方法，以及利用DAQ处理采集数据的方法（此部分需要结合实验二中相关内容）。程序框图图4.3看似复杂，其实大量的工作是用于完成空间的属性操作和有关程序初始化设置的问题，真正用于数据处理的模块其实只有三个（具体见实验提示4）。
万用表设计实验报告
三用表的设计 任务单：238号 1 表头满偏电流50μA 2 DC.A：引入电流0.18mA 3 表头内阻+附加串联电阻为Rg=3.3KΩ 一、已知参数： 1．每人的任务条(每人不同，最后将任务条并设计作业一齐订好上交！) A．直流电流档的引入电流0.18mA(每人不同) B．测量机构总阻值（内阻+附加电阻=电阻Rg 3.3KΩ，每人不同） 2．公共参数(每人相同) A. 测量机构的电流灵敏度：满刻度电流I S 50μA（每人不同） B．DC．A：：2.5级1mA 10mA 5A C．DC．V：：2.5级 2.5V 10V 250V输入阻抗为：1 / I S D．AC．V：5.0级D10V 50V 250V 1000V 输入阻抗为；4KΩ/ v 整流系数为：0.441，二极管正向电阻为：600Ω 交流调节电阻为2 K～3K E．DΩ．：2.5级×1 ×10 ×100 （扩展量程×1K） 电阻中心值：22ΩΩ工作电池：1.6～1.2V 二、各量程的元件参数设计： 1．DC. A 量程的元件参数设计和分电路调试图： (1)DC.A量程的元件参数设计。
设计一个多量程环形分流式直流电流表，如下图。 设表头内阻为Rg，电流灵敏度为Ig，扩大的电流量程为I1、I2、I3、I引，计算各分流电阻R1、R2、R3、R4。 1）当电流为I引时， Rs=R1+R2+R3+R4=Ig*Rg/（I引－Ig） =0.00005*3300/(0.00018-0.00005)=1296.2308Ω 2）当电流为I3时， R1+R2+R3=Ig*(Rg+Rs)/I3=0.00005*(3300+1296.2308)/0.001=229.8 115Ω 3）当电流为I2时， R1+R2=Ig*(Rg+Rs)/I2=0.00005*(3300+1296.2308)/0.01=22.9811Ω4)R1=Ig*(Rg+Rs)/I1=0.00005*(3300+1296.2308)/5=0.04596Ω 由2）3）4）可得 R2=22.9811-0.04596=22.9351Ω R3=229.8115-22.9811=206.8304Ω 5）R4=Rs-(R1+R2+R3)= 1296.2308-229.8115=1066.4193Ω
电表的改装与校正实验报告
实验四电表的改装和校准 实验目的 1．掌握电表扩大量程的原理和方法； 2．能够对电表进行改装和校正； 3．理解电表准确度等级的含义。 实验仪器： 微安表，滑线变阻器，电阻箱，直流稳压电源，毫安表，伏特表，开关等。 实验原理： 常用的直流电流表和直流电压表都有一个共同部分，即表头。表头通常是磁电式微安表。根据分流和分压原理，将表头并联或串联适当阻值的电阻，即可改装成所需量程的电流表或电压表。 一将微安表改装成电流表 微安表的量程I g 很小，在实际应用中，若测量较大的电流，就必须扩大量程。扩大量程的方法是在微安表的两端并联一分流 电阻R S 。如图1 所示，这样就使大部分被测电流从分流电阻上流过，而通过微安表的电流不超过原来的量程。 设微安表的量程为I g ，内阻为R g ，改装后的量程为I，由图1， 根据欧姆定律可得， （I - I g ）R S = I g R g R S = g g g I I R I - 设n = I /I g , 则 R S = 1 - n R g(1)
由上式可见，要想将微安表的量程扩大原来量程的n 倍，那么只须在表头上并联一个分流电阻，其电阻值为R S = 1 -n R g 。 图1 图2 二 将微安表改装成电压表 我们知道，微安表虽然可以测量电压，但是它的量程为I g R g ，是很低的。在实际应用中，为了能测量较高的电压，在微安表上串联一个附加电阻R H ，如图2所示，这样就可使大部分电压降在串联附加电阻上，而微安表上的电压降很小，仍不超过原来的电压量程I g R g 。 设微安表的量程为I g ，内阻为R g ，欲改装电压表的量程为U ，由图2，根据欧姆定律可得， I g (R g + R H )=U R H = -g I U R g （2） 三 改装表的校准 改装后的电表必须经过校准方可使用。改装后的电流表和电压表的校准电路分别如图3和图4所示。 首先调好表头的机械零点，再把待校的电流表（电压表）与标准表接入图3（或图4）中。然后一一校准各个刻度，同时记下待
改装电表实验报告
改装电表实验报告 一.实验名称:电表的改装与校准 五(实验目的: 1、测量表头内阻及满度电流 2、掌握将1mA表头改成较大量程的电流表和电压表的方法 3、学会校准电流表和电压表的方法 六(实验仪器: 1、DH4508型电表改装与校准实验仪 1台 2、ZX21电阻箱(可选用) 1台 七(实验原理: 常见的磁电式电流计主要由放在永久磁场中的由细漆包线绕制的可以转动的线圈、用来产生机械反力矩的游丝、指示用的指针和永久磁铁所组成。当电流通过线圈时，载流线圈在磁场中就产生一磁力矩M磁，使线圈转动，从而带动指针偏转。线圈偏转角度的大小与通过的电流大小成正比，所以可由指针的偏转直接指示出电流值。 1、电流计允许通过的最大电流称为电流计的量程，用Ig表示，电流计的线圈有一定内阻，用Rg表示，Ig与Rg是两个表示电流计特性的重要参数测量内阻Rg方法有: (1) 半电流法(中值法)。 (2) 替代法 2、改装为大量程电流表原理 3、改装为电压表原理 八.实验内容和步骤:
1、用中值法或替代法测出表头的内阻，电源电压取0.5V，按图1或图2接 线。Rg= Ω 2、将一个量程为1mA的表头改装成5mA量程的电流表 (1)、根据式?计算出分流电阻值，先将电源调到最小，RW调到中间位置，再按图3接线。 (2)、慢慢调节电源，升高电压，使改装表指到满量程(可配合调节RW变阻器)，这时记录标准表读数。注意:RW作为限流电阻，阻值不要调至最小值。然后调小电源电压，使改装表每隔1mA(满量程的1/5)逐步减小读数直至零点;(将标准电流表选择开关打在20mA档量程)再调节电源电压按原间隔逐步增大改装表读数到满量程，每次记下标准表相应的读数于表1。 (3)、以改装表读数为横坐标，标准表由大到小及由小到大调节时两次读数的平均值为纵坐标，在坐标纸上作出电流表的校正曲线，并根据两表最大误差的数值定出改装表的准确度级别。 (4)、重复以上步骤，将1mA表头改装成10mA表头，可按每隔2mA测量一次。 3、将一个量程为1mA的表头改装成1.5V量程的电压表 (1)、根据式?计算扩程电阻RM的阻值，可用R1、R2进行实验。 (2)、按图4连接校准电路。用量程为2V的数显电压表作为标准表来校准改装的电压表。 (3)、调节电源电压，使改装表指针指到满量程(1.5V)，记下标准表读数。然后每隔0.3V逐步减小改装读数直至零点，再按原间隔逐步增大到满量程，每次记下标准表相应的读数于表2 1 (4)、重复以上步骤，将1mA表头改成5V表头，可按每隔1V测量一次。九. 注意事项
数字万用表设计实验
数字万用表设计实验 By 金秀儒 物理三班 Pb05206218
实验题目：数字万用表设计实验 学号：pb05206218 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： 1. DM-Ⅰ数字万用表设计性实验仪 2. 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（2 1 3 ）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（V REF+、V REF -）和３个小数点驱动输入端。 数字显示屏（LED 或液晶） 模数转换，译码驱动 基准电压 小数点驱动 （配合被测量与量程） 过压过流保护 过压过流保护 分档电阻（量程转换） 分压器（量程转换） 分流器（量程转换） 交流直流变换器 （放大、整流、滤波） 直流 被测量 输 入 交流 V REF 电流 电压 电阻 V IN