4.13_数字电表原理及万用表设计与组装实验_数字万用表
数字万用电表组装实训
即最小化法，即断开其它电路而仅选用一部分电路来 寻找故障的方法。
提高自己的故障排除能力十分重要，需要不断地进行 经验积累和总结，熟能生巧。
五、注意事项
(1) 由于表头液晶部分属精密仪表，在安装时需倍加小 心。
(2) 表头部分含有永久磁铁，有磁性，很容易把含铁的 杂质的吸入，损坏表头。
(3) 所有焊点必须饱满可靠，要防止虚焊、脱焊现象。 (4) 测量系统的接地与共地
二、 实训原理
指针式万用表是由一个动圈式直流电流表头、分流 电阻（用以扩大电流的测量范围），倍率电阻（用以扩 大电压的测量范围）、整流电路）、电池和切换开关等 部分构成。
数字式万用表使用A/D转换器，将测量值转换成数 字，再通过计数和显示驱动电路，将测量结果以数字的 形式显示出来。
万用表的原理比较简单，现首先以直流电压测量为例加 以说明，测量电路如图所示。
其中：R为串联电阻；Rx为被测电阻；Ra为表头内阻； E为电源的电压；I为被测电路的电流。
46.uA
(120+220)Ω
21K
10K
1 5
1 6 5
×1 ×10 ×100 ×1K ×10K
图
电阻测量电路
1 . 7 8 K 5 5 . 4 K 1 4 1 K 1 7 . 4 K
当Rx＝0，电路中电流最大，指针偏转角最大，为 满偏，零刻度值，一般为表头最右端。 当Rx＝∞，电流为零，指针无偏转，为无穷大刻度 值，一般为表头最左端。 当Rx为其他值时，指针在零刻度值和无穷大刻度值 间偏转。
当Rx＝ Ra+R时，此时的电流为最大电流的一半， 指针定位于表头刻度尺中间，为欧姆档中心值。欧姆档 的刻度分布是不均匀的，它的刻度值是自右向左递增的， 右半部刻度稀疏，左半部刻度紧密。 由于电池电压值在每次使用过程后的不稳定性，一 般在电路中还要设置调零电阻，通过调整调零电阻的大 小，以保证每次在Rx＝ 0时，指针定位在零刻度值，确 保测量的精度。
数字万用表原理图
数字万用表原理图数字万用表（Digital Multimeter，简称DMM）是一种用于测量电压、电流和电阻等参数的电子仪器。
它以数字显示方式呈现测量结果，取代了传统的指针式模拟万用表。
本文将介绍数字万用表的原理以及其工作原理图。
数字万用表的组成部分数字万用表由多个组成部分组成，主要包括以下几个部分：1.伏安档位切换模块：用于选择不同的电压和电流量程。
2.测量电路模块：负责测量电压、电流和电阻等参数。
3.显示模块：用于显示测量结果。
4.电源模块：为数字万用表提供电源。
5.保护模块：用于保护万用表免受过电压和过流等危害。
6.操作按钮和旋钮：用于选择功能和调整参数。
数字万用表的工作原理数字万用表的工作原理可以简单地分为以下几个步骤：1.选择测量范围：通过伏安档位切换模块，选择合适的测量范围。
不同的测量范围对应着不同的电阻和电流档位。
2.接入被测电路：将被测电路与数字万用表的测量端口相连。
测量端口通常有不同的插口，分别用于测量电压、电流和电阻。
3.测量电流：当选择电流测量功能时，数字万用表会将一定的测量电阻串联在电路中。
通过测量电流的大小和测量电阻的阻值，可以计算出电路中的电流大小。
4.测量电压：当选择电压测量功能时，数字万用表会将一定的测量电阻并联在电路中。
通过测量电压的大小和测量电阻的阻值，可以计算出电路中的电压大小。
5.测量电阻：当选择电阻测量功能时，数字万用表会将电路中的电阻转换为电压进行测量。
通过测量电压的大小和已知电流的大小，可以计算出电路中的电阻大小。
6.显示结果：数字万用表将测量结果以数字形式显示在显示模块上。
可以通过操作按钮和旋钮来选择不同的显示模式，如直流电流、交流电流、直流电压、交流电压等。
数字万用表原理图以下是数字万用表的基本原理图：数字万用表原理图数字万用表原理图在上述原理图中，可以看到不同的模块之间的连接关系以及信号传递的路径。
数字万用表的设计
电子工艺实习报告 ------数字万用表的设计数字万用表的设计一、摘要：数字万用表又称数字多用表，简称DMM（Digital Multimeter）。
它是由数字电压表DVM(Digital Voltmeter)与各种变换器组成的。
其中直流数字电压表示数字万用表的基本组成部分，是数字万用表的核心。
数字仪表是把连续的被测模拟量自动地变成断续的、用数字编码方式并以十进制数字自动显示测量结果的一种测量仪表。
这是一种新型仪表，它把电子技术、计算机技术、自动化技术与精密电测量技术密切地结合在—起，成为仪器仪表领域中一个独立的分支。
数字万用表(DMM)可直接测量电压、电流、电阻或其他电参量，其功能可任意组合并以十进制数字显示被测量的结果，应用十分广泛。
本文以DT830B万用表为例。
二、关键词数字万用表，DT830B万用表，硬件设计，焊接工艺。
三、引言DT830B万用表是一种常用的万用表，它的技术成熟。
而且它的应用广泛，可以测量直U以及三极管的放大倍数hFE 流电压、直流电流、交流电压、电阻、二极管的正向导通电压F等。
该表使用7106型的A/D 转换芯片，配3 1/2位的LCD 液晶显示屏，表内使用一只电位器来调整精度，一节9V 电池做电源，量程开关兼做电源开关。
该表具有体积小、电路简单、分辨力强、准确度高测试功能完善、测量速率快等特点，常用于电气测量，特别适合在校学生和电子爱好者学习、组装，在装配完成的同时也就得到了一款实用的测量工具。
四、数字万用表的功能：DCV ：直流电压ACV：交流电压 DCA ：直流电流R ：电阻F U ：二极管的正向导通电压hFE ：三极管放大倍数五、数字万用表的原理框图：DT830B 万用表测量的基本量是直流电压，核心是由A/D 转换器、显示电路等组成的基本量程数字电压表。
其他被测信号需在仪表内部转换成直流电压再进行测量。
其原理框图如图（1）：图（1） DT830B 万用表的原理框图六、数字万用表的整体设计：DT803B 数字万用表的电路原理图如图(2)所示：图(2) DT803B数字万用表的电路原理图七、数字万用表的硬件设计：1、硬件工作原理阐述：DT803B数字万用表中A/D转换器将0～2V范围的模拟电压变成三位半的BCD码数字显示出来。
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。
●实验要求分析常用万用表电路，说明各档的功能和设计原理。
、设计组装并校验具有下列四档功能的万用表：直流电流档；量程；以自制的的电流表为基础的直流电压档：量程；以自制的的电流表为基础的交流电压档：量程；以自制的的电流表为基础的欧姆档（×100）：电源使用一节；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）。
●实验方案直流电流档（）：电路图：实验步骤：用数字万用表测量灵敏电流表内阻Rg。
连接如图所示的电路。
调节R2使得（R1+R2）等于Rg，调节R1使灵敏电流表达到满偏。
通过调节变压器读出几组不同的数据，进行校验。
直流电压档（）电路图：实验步骤;连接如图所示的电路图。
通过计算得自制电流表需串联电阻R3.调节R1灵敏电流表达到满偏，数字万用表读数为。
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（）：电路图：实验步骤;连接如图所示的电路。
通过计算得R4阻值。
调节R1使灵敏电流表达到满偏，数字万用表的读数为。
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）：电路图;实验步骤;连接如图所示的电路。
通过计算得到灵敏电流表满偏时的R5阻值。
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●注意事项注意交流直流档的选择（AC交流，DC直流）；注意二极管的方向不能接反，否则容易造成短路或断路；检查完电路正确后再打开电源。
●参考文献北京交通大学物理实验中心《大学物理实验》吴柳《大学物理学（下册）》数据处理结果：。
数字万用表设计试验实验报告
实验名称: 数字万用表设计性实验讲义 实验目的:掌握数字万用表的工作原理、组成和特性掌握数字万用表的校准方法和使用方法 掌握分压及分流电路的连接和计算了解整流滤波电路和过压过流保护电路的功用实验原理:1数字万用表的组成2设计组装多量程直流电压表采用串联电阻分压得原理,将最大电压为200mv 的表头量程扩大.其中20V 量程缩放比例为34512345100k0.0110M R R R R R R R R ++==++++这样,就扩大了量程.2设计组装多量程交流电压表因为是测量交流电压,所以在测量直流电压的基础之上加入AC-DC 整流滤波电路.测量的是交流电压的有效值. 其他测量电路与直流电压测量电路相同试验记录 实验一制作多量程直流数字电压表并作校准曲线 实验步骤1连接小数点与对应量程相连 2连接参考电压 3连接分压电路4调节电位器,输出150~200 mv 的电压(0.5mV 误差),使组装表与标准表对同一电压显示相同.校准曲线如下020406080100120140160180200-0.10-0.050.000.050.10标准表 读数与组装表读数的差 值 m V组装表读数 mV交流电直流电 图（８）AC-DC 变换器原理简图实验二制作多量程交流数字电压表并作校准曲线1采用多量程直流数字电压表,并且加入AC-DC 电路2调节电位器,输出0~2V 的电压(50mV 误差),使组装表与标准表对同一电压显示相同. 3校准测量,与记录及校准曲线的绘制校准曲线如下:接线总结1先接公共的部分,及表头,小数点部分,再接其他部分;2接地线时,最好用黑线,就不会出现实验时将地线与有电位的线接在一起. 3先用标准表测量引入电压,再进行试验,避免烧毁表头.朱业俊 学号 PB07013077-0.015-0.010-0.0050.0000.0050.0100.0150.0200.025标准表与组装表读数差值 V 标注表读数V。
数字万用表ppt课件
•19
•二、数字万用表的组成
是由数字电压表配上相应的功能转换电路构 成的，数字电压表通常使用一块集成电路芯 片,它将A/D转换器与能够直接驱动显示器的 显示逻辑控制器集成在一起，在其周围配上 相关的电阻器、电容器和显示器,组成数字万 用表表头。它只测量直流电压，其它参数必 须转换成和其自身大小成一定比例关系的直 流电压后才能被测量。 •其基本组成如下图1所示
• (3) 一般万用表的V/Ω 档公用一个表笔插孔，而A档单 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•15 。
一、万用表的结构
万用表主要由表头、转换开关和测量线路组成。 •1.表头 表头是一只直流电压表， 由LCD液晶显示屏与A/D 转换器构成。数字万用表的整体性能主要由这一数 字表头的性能决定。是数字万用表的核心，A/D转 换器是数字电压表的核心，不同的A/D转换器构成 不同原理的数字万用表。
•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(分压器)，可以扩展直流电压测量的量程。如图2所 •示，U0为电压表头的量程(为200mV)，r为其内阻(如10mΩ)，为分压电阻，U10为扩展后
•的量程。
•图2分压电路原理
•图3多量程分压器原理
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• 由于r1>>r2，所以分压比为
U 0 r2 U i0 r1 r2
•26
•2、直流电流测量电路 •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5，由于r<<R，取样电阻R上的电压降为Ui=IiR即被测电流 Ii=Ui/R。
•图5电流测量原理
•图6多量程分流器电路
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万用表实验原理
万用表实验原理万用表是一种广泛应用于电子、电力、通信等领域的测量仪器，其实验原理涉及到电学、电磁学等多个学科。
本文将从万用表的基本结构、测量原理、使用方法等方面进行详细介绍。
一、基本结构万用表通常由表壳、显示屏、旋钮、测试针头等部分组成。
其中，显示屏可以显示电压、电流、电阻等多种参数，旋钮用于选择测量模式，测试针头则用于接触被测电路。
二、测量原理万用表的测量原理主要涉及到电流、电压、电阻等三个方面。
1. 电流测量原理在测量电流时，将测试针头分别插入电路的两个端口，使电流通过万用表，从而测量电路中的电流。
此时，万用表的内部电路会将电流转化为电压信号，再通过电路中的电阻进行放大，最终在显示屏上显示出来。
2. 电压测量原理在测量电压时，将测试针头分别连接电路的两个端口，使电压通过万用表，从而测量电路中的电压。
此时，万用表的内部电路会将电压转化为电流信号，再通过电路中的电阻进行放大，最终在显示屏上显示出来。
3. 电阻测量原理在测量电阻时，将测试针头分别连接电阻器的两个端口，使电流通过电阻器，从而测量电阻器的电阻值。
此时，万用表的内部电路会将电阻转化为电流信号，再通过电路中的电阻进行放大，最终在显示屏上显示出来。
三、使用方法万用表的使用方法如下：1. 选择测量模式根据被测电路的类型和需要测量的参数，选择万用表的相应测量模式。
2. 连接测试针头将测试针头分别连接被测电路的两个端口，确保连接牢靠。
3. 测量数值进行测量时，应注意万用表的量程范围，避免超过量程范围导致测量不准确。
同时，还应注意电路的安全性，避免电击等意外情况的发生。
四、常见问题及解决方法在使用万用表时，常见的问题及解决方法如下：1. 测量结果异常可能是由于测试针头接触不良或被测电路出现故障导致的。
此时，应检查测试针头的连接是否牢靠，或检查被测电路的电路图是否正确。
2. 电池电量不足万用表使用电池供电，当电池电量不足时，会影响测量结果。
此时，应及时更换电池。
数字万用表的原理与组装
1.1 制造的魔力
从和氏璧说起
和氏璧的故事
和氏璧的故事
第一部分 电子工艺实训引言
1.1 制造的魔力
从和氏璧说起
和氏璧的故事 和氏璧值多少钱？
和氏璧值多少钱？
秦王：我拿十五座城池换你的和氏璧！
十五座城
第一部分 电子工艺实训引言
1.1 制造的魔力
从和氏璧说起 和氏璧的故事 和氏璧值多少钱？ 和氏璧的价值从何而来？
1.3 电子产品制造业是现代工业的典型
高技术含量
1.3 电子产品制造业是现代工业的典型
高技术含量 高效率
1.3 电子产品制造业是现代工业的典型
高技术含量 高效率 大批量
1.3 电子产品制造业是现代工业的典型
高技术含量 高效率
大批量
花园式工厂
1.4 电子工艺是一个不断追求完美的过程
和氏璧的价值从何而来？
雕
琢
玉不琢，不成器！
启示1：现代工业产品的价值源于制造！ 启示2：技能型人才不仅要求了解材料本身的
特性，更要掌握加工制造的能力！
1.2 电子产品是现代生活质量的象征
家用电器 数码产品时代
1.2 电子产品是现代生活质量的象征
家用电器 数码产品时代
精、巧、小
1.2 电子产品是现代生活质量的象征
米卢：态度决定一切
汪中求：细节决定成败 学生：快乐源于付出
1.5 电子信息类专业人才是电子产品制造业的主
力军和生力军
电子信息类高职毕业生在制造企业中的定位：
（普工） →拉长 → PE、QE、车间生产主管
→设计部、生技部、品管部（工程师） →车间主任、部 门经理 →技术总监（总工艺师、总工程师）
数字万用表组装实训报告
数字万用表组装实训报告数字万用表是一种常见的电子测量仪器，广泛应用于电子、电气、通信、计算机等领域。
在数字万用表的使用过程中，有时需要对其进行维修和组装。
本次实训是针对数字万用表的组装实训，旨在让学生了解数字万用表的内部结构和组装方法，提高学生的实际操作能力。
一、实训目的1.了解数字万用表的内部结构和组装方法。
2.掌握数字万用表的基本使用方法。
3.提高学生的实际操作能力。
二、实训内容1.数字万用表的内部结构数字万用表主要由以下几个部分组成：（1）外壳：数字万用表的外壳通常由塑料或金属材料制成，用于保护内部电路。
（2）显示屏：数字万用表的显示屏通常采用液晶显示屏，用于显示测量结果。
（3）旋钮：数字万用表的旋钮用于选择测量范围和功能。
（4）电路板：数字万用表的电路板是数字万用表的核心部件，包括测量电路、显示电路、控制电路等。
（5）电池仓：数字万用表的电池仓通常位于数字万用表的背面，用于放置电池。
2.数字万用表的组装方法数字万用表的组装方法如下：（1）拆卸数字万用表的外壳，取出电路板。
（2）将电路板放置在工作台上，检查电路板上的元件是否完好。
（3）将电路板上的元件按照电路图连接起来，注意连接的正确性。
（4）将电路板放回数字万用表的外壳中，注意电路板的位置和方向。
（5）将数字万用表的外壳盖上，用螺丝固定。
（6）安装电池，测试数字万用表的功能是否正常。
三、实训过程1.实训前的准备在实训前，老师向我们介绍了数字万用表的基本知识和组装方法，并向我们展示了数字万用表的内部结构。
我们还学习了数字万用表的基本使用方法，包括选择测量范围、接线、读数等。
2.实训过程在实训过程中，我们首先拆卸了数字万用表的外壳，取出了电路板。
然后，我们检查了电路板上的元件是否完好，并按照电路图连接起来。
在连接元件的过程中，我们需要仔细阅读电路图，注意元件的位置和方向，以确保连接的正确性。
连接完元件后，我们将电路板放回数字万用表的外壳中，并用螺丝固定。
数字万用表测试原理
数字万用表测试原理
数字万用表测试原理
数字万用表是一种用于测试电路参数的测量仪器，它可以同时测量电压、电流、电阻等电学量。
在电子产品维修、电路实验等领域中，数
字万用表是一种常用的测试工具。
1. 测试电压原理
数字万用表测试电压是利用其内部的电路转换电压信号为数字信号，
再将数字信号进行放大、滤波等处理，通过显示装置将测试结果显示
出来。
2. 测试电流原理
数字万用表测试电流是利用其内部的电路将电流通过电阻变换为电压
信号，再将电压信号转换为数字信号，并通过显示装置将测试结果显
示出来。
3. 测试电阻原理
数字万用表测试电阻是利用其内部电路中的电压源给待测电阻加电压，同时进行电流、电压测量，并通过数学运算获得待测电阻的值。
4. 其他测试原理
数字万用表还可以进行其他电学量的测试，如频率、电容等，具体原
理类似于测试电压、电流、电阻。
总之，数字万用表通过内部电路进行电学量转换及处理，通过显示装置将测试结果显示出来。
其测试原理是通过电学量之间的相互作用及配合，进行多参数的测试，具有高效、精准、方便等特点。
在日常实验和维修工作中，数字万用表是一种不可或缺的测试工具。
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4.13_数字电表原理及万用表设计与组装实验_数字万用表4.13数字电表原理及万用表设计与组装实验电表是常用的电学测量仪器.按用途可分为直流电流表、交流电流表、直流电压表、交流电压表、欧姆表、万用表等;这些电表都可通过表头改装而成.表头是基本的电学测量工具,它可分为数字表、指针表等.任何一件仪器在使用前都应该进行校准,特别是在进行精密测量之前,校准是必不可少的.因此校准是实验技术中一项非常重要的技术.本实验通过学习电表的基础知识掌握如何进行电表的改装和校准,并学习焊接及组装技术.本实验是利用数字表的工作原理,通过给定的外围线路,让学生设计出直流数字电压表、直流数字电流表、交流数字电压表、交流数字电流表和欧姆表.让学生了解id=“sogousnap0_0”>数字万用表的工作原理、组成和特性等,掌握分压分流、整流滤波、过压过流保护等电路的原理.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.1.DH6505数字电表原理及万用表设计实验仪.2.四位半通用id=“sogousnap0_1”>数字万用表.3.示波器.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=0.1,我们把被测电压与比较,看是的多少倍,并把结果四舍五入取为整数.一般情况下,≥1000即可满足测量精度要求.所以,最常见的数字表头的最大示数为1999,被称为三位半数字表.如:是的1861倍,即=1861,显示结果为186.1.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-199.9~199.9的电压,显示精度为0.1.1.双积分模数转换器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,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CAZ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,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TCP,则T1=N1*TCP.在此阶段积分器输出电压V o=-Qo/C,Qo为T1时间内恒流给电容器C充电得到的电量,所以存在下式:Qo=1)V o=2)图1双积分AD内部结构图图2积分和反积分阶段曲线图第三阶段为反积分阶段,在此阶段,逻辑控制电路把已经充电至的参考电容按与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:V o+=0把式代入上式,得:T2=Vx从式可以看出,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,则,,代入,即有:可以得出测量的计数值N2与被测电压Vx成正比.对于ICL7107,信号积分阶段时间固定为1000个,即N1的值为1000不变.而N2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,也就是测量周期总保持4000个不变.即满量程时N2max=2000=2*N1,所以Vxmax=2Vref,这样若取参考电压为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3ICL7107芯片引脚图图4ICL7107和外围器件连接图ICL7107芯片的引脚图如图3所示,它与外围器件的连接图如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/,而模数转换的计数脉冲频率是f0的4倍,即Tcp=1/,所以测量周期T=4000*Tcp=1000/f0,积分时间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,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图7直流电压测量的实现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.直流电流测量的实现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,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/,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. 电阻值测量的实现Ⅰ:当参考电压选择在100mV时,此时选择Rin t=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=–=Vd*Rs/6)IN=–=Vd*Rx/7)由前述理论N2/N1=IN/Vr有:Rx=*Rs所以从上式可以得出电阻的测量范围始终是0~2*RsΩ.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,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.二、id=“sogousnap0_2”>数字万用表设计万用表可以对交直流电压、交直流电流、电阻、三极管和二极管正向压降等参数的测量,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8图9图10id=“sogousnap0_3”>数字万用表的组成实验使用的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、2个基准电压输入端、3个小数点驱动输入端以及模拟公共端和地端.1.实验时应当”先接线,再加电;先断电,再拆线”,加电前应确认接线无误,避免短路.2.即使加有保护电路,也应注意不要用电流档或电阻档测量电压,以免造成不必要的损失.3.当数字表头最高位显示”1”而其余位都不亮时,表明输入信号过大,即超量程.此时应尽快换大量程档或减小输入信号,避免长时间超量程.4.自锁紧插头插入时不必太用力就可接触良好,拔出时应手捏插头旋转一下就可轻易拔出,避免硬拉硬拽导线,拽断线芯.5.特别要注意低电位的接地.一、必做部分1.设计200mV直流数字电压表,并进行校准.图11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.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.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11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.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.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.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.设计20mA直流数字电流表,并进行校准.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12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.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.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.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12直流电流测量接线图1.测直流电压表格单位:mVU改U标ΔU以U改为横轴,ΔU=U改-U标为纵轴,在坐标纸上作校正曲线.??2.测直流电流表格单位:mAI改I标ΔI以I改为横轴,ΔI=I改-I标为纵轴,在坐标纸上作校正曲线.二、选作部分1.设计多量程交流数字电压表,并进行校准.自拟校准表格.量程为:AC,200mV、2V2.设计多量程交流数字电流表,并进行校准.自拟校准表格.量程为:AC,20mA、200mA3.设计多量程数字欧姆表,并进行校准.自拟校准表格. 量程为:200,2K,20K,200K,2M三、拓展部分利用实验室提供的万用表散件,组装万用表并进行校准.1.直流数字电压表头如何制作?2.试述实用分流电路中BX、D1、D2的作用.3.本实验中、、的选择对实际电压或者电流是否有影响?4.制作多量程直流电压表,需用到哪些电路单元?5.制作多量程直流电流表,需用到哪些电路单元?6.以电流表的改装为例说明校正曲线的物理意义.[实验报告的要求]1.写明本实验的目的和意义.2.阐述实验的基本原理、设计思路和研究过程.3.记下所用仪器、材料的规格或型号、数量等.4.记录实验的全过程,包括实验步骤、各种实验现象等.5.绘制校准曲线.6.分析实验结果,讨论实验中出现的各种问题.7.得出实验结论,并提出改进意见.。