数字电表实验

1、大学物理大学物理 实验实验 1、了解数字电表的构成及基本原理。、了解数字电表的构成及基本原理。 2、学会万用表的正确使用。、学会万用表的正确使用。 3、掌握分压、分流电路的设计原理并能将数字掌握分压、分流电路的设计原理并能将数字 电表进行正确改装。电表进行正确改装。 在时间上和数量上都是连续的物理量称为在时间上和数量上都是连续的物理量称为模拟量模拟量。 在时间上和数量上都是离散的物理量称为在时间上和数量上都是离散的物理量称为数字量数字量。 数字量与模拟量不同数字量与模拟量不同，其幅值（大小）是不连续的。，其幅值（大小）是不连续的。 就是说数字量的大小只能是某些分立的数值。就是说数字量的大小只能

2、是某些分立的数值。 常见的物理量都是幅值大小连续变化的所谓常见的物理量都是幅值大小连续变化的所谓模拟量模拟量，如，如， 指针式仪表指针式仪表可以直接对模拟电压和电流进行显示。可以直接对模拟电压和电流进行显示。 大学物理大学物理 实验实验 四位半四位半： 该表有该表有4 4位可以显示位可以显示0 09 9的的 数码管数码管, ,还有一位最高位是还有一位最高位是 只能显示只能显示0 0和和1 1的的数码管。数码管。 这个最高位如果是这个最高位如果是1 1，后，后4 4 位是位是9999999 9，那么，那么最大显示最大显示 数值：数值：1999919999 四位半通用数字万用表四位半通用数字万用表

3、 基本量程基本量程：。 DCVDCV：直流电压：直流电压 ACVACV：交流电压：交流电压 DCADCA：直流电流：直流电流 R R：电阻：电阻 U UF F：二极管的正向导通电压：二极管的正向导通电压 h hFE FE： ：三极管放大倍数三极管放大倍数 测量参数测量参数： 大学物理大学物理 实验实验 原理框图：原理框图： 功能量程选择 输入 被测量 LCD显示器 HV A/D转换 数码变换 ICL7107 R/V转换 I/V转换 V/V转换 参数转换电路 UIN200mV 数字式电表：数字式电表： 是将输入的模拟电信号是将输入的模拟电信号(V(V、I I、R)R)转化为电压信号转化为电压信号

4、( (UIN r2，所以分压比为，所以分压比为 21 2 0 0 rr r U U i 扩展后的量程为扩展后的量程为: : 0 2 21 0 U r rr Ui 思考：思考： 若若r2=1 K, r1= 9 K, U0=200 mV, 则则 Ui0= ？ 直流电压直流电压 测量电路：测量电路： 大学物理大学物理 实验实验 直流电流直流电流 测量电路：测量电路： 测量电流的原理是：根据欧姆定律，用测量电流的原理是：根据欧姆定律，用合适的取样电阻把待合适的取样电阻把待 测电流转换为相应的电压测电流转换为相应的电压，再进行测量。，再进行测量。 如图所示，由于电压表如图所示，由于电压表rR，所以，所以

5、， 取样电阻取样电阻R上的电压降为：上的电压降为： Ui=Ii R 即被测电流：即被测电流： Ii=Ui / R 电流测量原理图电流测量原理图 若数字表头的电压量程为若数字表头的电压量程为U0，欲使电流档量程为，欲使电流档量程为 I0，则该档的，则该档的 取样电阻（也称分流电阻）为：取样电阻（也称分流电阻）为：R= U0 / I0 思考：思考： 如如U0= 200 mV， 若测量最大电流为若测量最大电流为 I0= 20 mA 的电流，则，取样电阻的电流，则，取样电阻R = ？ U0 大学物理大学物理 实验实验 核心核心:是一个是一个三位半数字表头三位半数字表头，它由数字表专用，它由数字表专用A

6、/D转换译码驱动集成电路、外围元转换译码驱动集成电路、外围元 件、件、LED数码管构成。该表头有数码管构成。该表头有7个输入端，包括个输入端，包括2个测量电压输入端（个测量电压输入端（IN+、IN-）、）、 2个参考电压输入端（个参考电压输入端（Ur+、Ur-）和）和3个小数点驱动输入端。个小数点驱动输入端。 大学物理大学物理 实验实验 电源开关电源开关 数据保持按键开关数据保持按键开关HOLD 量程开关量程开关 （档位选择开关）（档位选择开关） 四个输入端口：四个输入端口： 四位半通用数字万用表四位半通用数字万用表 一般数字万用表的一般数字万用表的V/挡共用一挡共用一 个表笔插孔，而个表笔插

7、孔，而A挡单独用一个挡单独用一个 插孔。使用时应注意根据被测量插孔。使用时应注意根据被测量 调换插孔，否则可能造成测量错调换插孔，否则可能造成测量错 误或仪表损坏。误或仪表损坏。 当数字表头最高位显示当数字表头最高位显示“1”（或（或“-1”），）， 而其余位都不亮时，表明输入信号过大，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挡或减小即超量程。此时应尽快换大量程挡或减小 （断开）输入信号，避免长时间超量程。（断开）输入信号，避免长时间超量程。 LCD液晶显示液晶显示屏屏（Liquid Crystal Display） 大学物理大学物理 实验实验 数据处理数据处理： 以

8、数字表显示读数为横坐标，以万用表显示读数为纵坐标，以数字表显示读数为横坐标，以万用表显示读数为纵坐标， 绘制校准曲线。绘制校准曲线。 1设计设计0-200mv数字电压表一块；数字电压表一块； 2用四位半通用数字万用表校准所设计的数字电压表并绘制校准曲线；用四位半通用数字万用表校准所设计的数字电压表并绘制校准曲线； 3. 利用分压电路将所设计的利用分压电路将所设计的200mv电压表进行改装，使其可以测量电压表进行改装，使其可以测量2V 待测电信号的电压；待测电信号的电压； 200mv档直流电压表校准数据表 数字表(mv)190.0170.0150.0130.0110.090.070.050.03

9、0.010.0 万用表(mv) 2v档直流电压表校准数据表 数字表(v)1.9001.7001.5001.3001.1000.9000.7000.5000.3000.100 万用表(v) 大学物理大学物理 实验实验 4 如图所示接线，调节直流电压电流模块中的电位器，增大其输出电压，如图所示接线，调节直流电压电流模块中的电位器，增大其输出电压， 使数字表的读数依次为使数字表的读数依次为10.0mV 、20.0mV、 40.0mV 、 、160.0mV、 180.0mV ；并同时记录下对应的万用表输出电压；并同时记录下对应的万用表输出电压。 5 利用利用200mV档量程档量程数字电数字电表表测量测

10、量2V的电压，请采用分压电路进行。的电压，请采用分压电路进行。 拨位开关拨位开关K1-4拨到拨到on，K2-1拨到拨到on，其它拨到，其它拨到off。 注意在测量时，务必在测量前确定线路连接正确，避免损坏仪器。注意在测量时，务必在测量前确定线路连接正确，避免损坏仪器。 200mV档量程表的设计与校准：档量程表的设计与校准： 1 拨位开关拨位开关K1-4拨到拨到on，K2-3拨到拨到on，其它拨到，其它拨到off。 2 将将Ur+，Ur-与与AD参考电压相接线参考电压相接线, 调节调节AD参考电压模块中的电位器，同参考电压模块中的电位器，同 时用万用表时用万用表200mV档测量其输出电压值，直到

11、万用表的示数为档测量其输出电压值，直到万用表的示数为100mV为为 止，此时改装成止，此时改装成200mV档数字电压表。档数字电压表。 3 将直流电压电流模块中的电位器将直流电压电流模块中的电位器逆时针旋转逆时针旋转到底使直流电源电压最小。到底使直流电源电压最小。 大学物理大学物理 实验实验 1教师讲课与介绍实验仪器期间不可随意摆弄、移动实验仪器！教师讲课与介绍实验仪器期间不可随意摆弄、移动实验仪器！ 2必须充分了解实验仪器面板各区块的结构、功能与注意事项方可连线；必须充分了解实验仪器面板各区块的结构、功能与注意事项方可连线； 3必须充分了解实验仪器面板各区块的结构！必须充分了解实验仪器面板各

12、区块的结构！ 4使用万用表时应避免损坏面板插孔与连线串接孔！使用万用表时应避免损坏面板插孔与连线串接孔！ 大学物理大学物理 实验实验 原理框图：原理框图： 功能量程选择 输入 被测量 LCD显示器 HV A/D转换 数码变换 ICL7107 R/V转换 I/V转换 V/V转换 参数转换电路 UIN200mV 数字式电表：数字式电表： 是将输入的模拟电信号是将输入的模拟电信号(V(V、I I、R)R)转化为电压信号转化为电压信号( (UIN r2，所以分压比为，所以分压比为 21 2 0 0 rr r U U i 扩展后的量程为扩展后的量程为: : 0 2 21 0 U r rr Ui 思考：思考： 若若r2=1 K, r1= 9 K, U0=200 mV, 则则 Ui0= ？ 直流电压直流电压 测量电路：测量电路： 大学物理大学物理 实验实验 直流电流直流电流 测量电路：测量电路： 测量电流的原理是：根据欧姆定律，用测量电流的原理是：根据欧姆定律，用合适的取样电阻把待合适的取样电阻把待 测电流转换为相应的电压测电流转换为相应的电压，再进行测量。，再进行测量。 如图所示，由于电压表如图所示，由于电压表rR，所以，所以， 取样电阻取样电阻R上的电压降为：上的电压降为： Ui=Ii R 即被测电流：即