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文档简介

综合型设计实验应用运算放大器组成万用电表的设计 预习要求 一 设计实验目的 1 设计由运算放大器组成的万用电表2 组装与调试由运算放大器组成的万用电表 二 设计内容及要求 1 直流电流表满量程10mA 2 交流电压表满量程6V 50Hz 1kHz 3 交流电流表满量程10mA 50Hz 500Hz 三 设计实验原理 在测量中 电表的接入应不影响被测电路的原工作状态 这就要求电压表具有无穷大的输入电阻 而电流表的内阻应为零 但实际上 万用电表表头有一定的电阻 此外 交流电表中的整流二极管的压降和非线性特性也会产生误差 如果在万用电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 1 直流电流表在电流测量中 浮地电流的测量是普遍存在的 如若被测电流无接地点 就属于这种情况 为此 应把运算放大器的电源也对地浮动 按此种方式构成的电流表就像按常规电流表那样 串联在任何电流通路中测量电流 万用表表头 万用表内阻 表头电流I与被测电流I1间的关系为 I1R1 I1 I R2 I 可见 改变电阻比R1 R2 可调节流过电流表的电流 以提高灵敏度 通常取R1 R2 使I 2I1 注意 R1 R2的取值只能在1K 10K 以内 如太大 则会影响放大器的输入阻抗 使I1值发生变化 注意 如果被测电流较大时 应给电流表表头并联分流电阻 如图中红色电阻部分 Rx是扩流后分流电阻 通常取10 Rm是电流表内阻 通常取100 则扩流后电流为 I表 2 交流电压表 由运算放大器 二极管整流桥和直流毫安表组成交流电压表 被测交流电压ui加到运算放大器的同相端 故有很高的输入阻抗 又因为负反馈能减小反馈回路中的非线性影响 故把二极管桥路和表头置于运算放大器的反馈回路中 以减小二极管本身非线性的影响 电流I全部流过桥路 其值仅与ui R1有关 与桥路和表头参数 如二极管的死区等非线性参数 无关 表头中电流与被测电压ui的全波整流平均值成正比 若ui为正弦波 则表头可按有效值来刻度 被测电压的上限频率仅决定于运算放大器的频带和上升速率 表头电流I与被测电压ui的关系为 I 0 9ui R1 万用表表头 万用表内阻 桥堆W08 注意 如R1取值过小 则需在测量大于4V时进行扩流 如图中红色部分 I表 取Rx 10 Rm 100 3 交流电流表 表头电流I与被测电压ui的关系为 I 0 9 I1 万用表表头 万用表内阻 当取R1 R2时 则上式为 I 0 92I1 1 8I1当被测电流 2mA时 要进行扩流 扩流后I表 取Rx 10 Rm 100 四 注意事项 1 数字万用表选择2mA的直流档2 桥堆型号为W083 交流电压源电压设置为有效值4 电源为 15V 测量数据记录表格 1 直流电流表要求 0 1mA I1 10mA 取三组数

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