电子测量大作业(共12页)

1、课程(kchng)设计(shj)报告一、设计(shj)任务及要求设计一款多用型数字电压表，要求可用它来测量直流/交流电压、电阻、电容及电流的大小并数字显示，选定设计的元器件各参数值，计算确定多用型数字电压表测量的量程。设计电路原理图实现之并上交设计报告。二、方案设计采用ICL7107是31/2位双积分型A/D转换芯片下面是这款芯片的特点： ICL7107是31/2位双积分型A/D转换器，属于CMoS大规模集成电路，它的最大显示值为士1999，最小分辨率为100uV，转换精度为0.05士1 个字。能直接驱动共阳极LED数码管，不需要另加驱动器件，使整机线路简化，采用士9V一组电源供电，并将第21

2、脚的GND接第30脚的IN 。在芯片内部从V+与COM之间有一个稳定性很高的2.8V基准电源，通过电阻分压器可获得所需的基准电压VREF 。 能通过内部的模拟开关实现自动调零和自动极性显示功能。输入阻抗高，对输入信号无衰减作用。 整机组装方便，无需外加有源器件，配上电阻、电容和LED共阳极数码管，就能构成一只直流数字电压表头。 噪音低，温漂小，具有良好的可靠性，寿命长。 芯片本身功耗小于15mw（不包括LED）。 不设有一专门的小数点驱动信号。使用时可将LED共阳极数数码管公共阳极接V+. 可以方便的进行功能检查。设计方案原理图如下：三、数字万用表的电路图 总体(zngt)电路(dinl)：注

3、：由于(yuy)proeWildfire 5.0中AC-DC转换器不能工作所以我在Multisim中仿真的。这是AD显示电路，通过这个电路我们可以显示出我们测量的数值。电路图中，仅仅使用一只DC9V电池，数字电压表就可以正常使用了。按照图示的元器件数值，该表头量程范围是200.0mV。当需要测量200mV的电压时，信号从V-IN端输入，当需要测量200mA的电流时，信号从A-IN端输入，不需要加接任何转换开关，就可以得到两种测量内容。直流电流(dinli)测量电路(dinl)在有了一只数字电压表(数字面板(min bn)表)之后按照上面的图示，给它配置一组分流电阻，就可以实现多量程数字电流表，

4、分档从 200uA 到 200mA 。直流电压测量电路与多量程电流表对应的是经常需要使用多量程电压表，按照上图配置一组分压电阻，就可以得到量程从 200.0mV 至 1000V 的多量程电压表。测量电阻与测量电流或者电压一样重要(zhngyo)，俗称“三用表”，利用数字电压表做成的多量程(lingchng)电阻表，采用的是“比例(bl)法”测量，因此，它比起指针万用表的电阻测量来具有非常准确的精度，而且耗电很小，下图示中所配置的一组电阻就叫“基准电阻”，就是通过切换各个接点得到不同的基准电阻值，再由Vref电压与被测电阻上得到的Vin电压进行“比例读数”，当VrefVin时，显示就是Vin/V

5、ref*1000=1000，按照需要点亮屏幕上的小数点，就可以直接读出被测电阻的阻值来了。下面的就是测电阻的电路图：电阻测量电路其实，测交流电流和电压就是讲输入的量经过一个AD-DC的转换器，所以只是在上面的测直流的电路图中加了一个AD-DC的转换器，其测量范围没有改变。因为此图在proeWildfire 5.0中无法运行所以只能在Multisim中实行了。下面的图一是proeWildfire 5.0，图二是Multisim12.0图一proeWildfire 5.0图二Multisim12.0电容(dinrng)的测量(cling)电电路(dinl)电容检测电路四、数字万用表的每个模块电路图

6、原理，电路显示1、直流电流测量电路原理及电路显示在表头上并联一个适当的电阻（叫分流电阻）进行分流，就可以扩展电流量程。改变分流电阻的阻值，就能改变电流测量范围。即当R4=9k，R10=900，R11=90，R13=9，R12=0.9时测量范围0-20uA，0-200 uA，0-2mA，0-20mA，0-200mA。如图电路(dinl)显示：单输入(shr)电压(diny)1uA时显示1.010uA2、直流电压测量电路原理及电路显示在表头上串联一个适当的电阻（叫倍增电阻）进行降压，就可以扩展电压量程。改变倍增电阻的阻值，就能改变电压的测量范围。即当R9=9M,R8=900K,R7=90K,R6=

7、9K,R5=1K时，测量范围为0-200mV，0-2V,0-20V,0-200V,0-1000V.如图电路(dinl)显示：单输入(shr)电压(diny)1v时显示1v3、电阻测量电路原理及电路显示测量电阻与测量电流或者电压一样重要，俗称“三用表”，利用数字电压表做成的多量程电阻表，采用的是“比例法”测量，因此，它比起指针万用表的电阻测量来具有非常准确的精度，而且耗电很小，下图示中所配置的一组电阻就叫“基准电阻”，就是通过切换各个接点得到不同的基准电阻值，再由Vref电压与被测电阻上得到的Vin电压进行“比例读数”，当VrefVin时，显示就是Vin/Vref*1000=1000，按照需要点

8、亮屏幕上的小数点，就可以直接读出被测电阻的阻值来了。即R15=9M，R16=900K，R17=90 K，R18=9 K,R19=0.9 K,R20=0.1 K时，测量范围0-20M，0-2M，0-200K，0-20 K，0-2 K，0-0.2 K电路如下：电路(dinl)显示：单输入(shr)电压(diny)1k时档位在2 K时显示1.019k，有一定的误差。4、交流电流电路测量电路原理及电路显示因为芯片ICL7107只能识别DC量，所以测量交流时，需加装一个并、串式半波整流电路，将交流进行整流变成直流后再通过芯片ICL7107进行显示，这样就可以根据直流电的大小来测量交流电压。扩展交流电压量

9、程的方法与直流电压量程相似。所以只需要加上一个AD-DC的电路就行了。参数计算来自课本，R1=10.0K，R2=10.0K，R3=10.0K，R4=5.0K，R5=10.0K，R6=2.50K，R7=5.0K如图：数据(shj)显示(xinsh)：当输入(shr)1khz的正弦波时产生的波形如下，符合我们的设计要求，所以可以实现我们对交流电压电流的测量。5、电容测量电路原理及电路显示本电路由文氏桥振荡电路、反向比例运算电路、C/ACV转换电路、带通滤波器四个部分组成。由文氏桥振荡电路输出固定频率的正弦波，经过反向比例运算电路作为缓冲电路，作用于被测电容Cx，通过C/ACV电路转换交流电压信号，

10、再通过带通滤波器输出固定频率的交流信号，因此输出交流电压的幅值正比于电容Cx容量。在测量电容量时，文氏桥振荡电路所产生400Hz正弦波电压，经过反相比例运算电路作为缓冲(hunchng)电路，作用于被测电容Cx；通过C/ACV转换电路将Cx转换为交流电压信号，再经二阶带通滤波电路滤掉其他频率的干扰，输出是幅值与Cx成比例的400Hz正弦波电压。电容测量电路的输出电压作为AC/DC转换电路的输入信号，转换为直流电压；再由A/D转换电路转换为数字信号，并驱动液晶显示器，显示出被测电容的容量值。测量范围分为(fn wi)2nF，20nF,200nF,2F,20F五档通过(tnggu)缜密的计算，C1

11、=10nf，C2=10nf,C4=10nf,C5=10nf,R1=39.2K，R2=39.2 K，R3=4.11 K，R4=19.1 K，R5=10 K，R6=100 ，R7=200 ，R12=76.8 K,R13=11 K,R14=167 K,R15=100 电路图如下：显示(xinsh)：五、总结(zngji)本次课程设计,我通过图书与网上的关于此课题的资料，经过整理(zhngl)筛选后，取其中我需要的，建立了一个大概的模型，然后通过这个学期所学的模电知识逐步扩展,形成了这个网络，由于毕竟学的知识不深 ,时间比较紧迫，难免会有漏洞。通过这次课程设计，我觉得它很好的把这学期所学的知识，有效的

12、整合了起来，对所学的指导的初步应用有了大概的了解，这对于以后的工作有很大的帮助。 1、通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。 2、我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。 3、平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些电路的原理(yunl)，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末测试之前的课程设计对我们的作用是非常大的。 4、这次