数字电表实验

§1实验目的§2数字电表基本原理§3仪器用具§4设计要求及数据记录表格§5注意事项数字电表实验1、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。3、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。§1实验目的在时间上和数量上都是连续的物理量称为模拟量。§2数字电表基本原理在时间上和数量上都是离散的物理量称为数字量。数字量与模拟量不同，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。常见的物理量都是幅值大小连续变化的所谓模拟量，如，指针式仪表可以直接对模拟电压和电流进行显示。四位半：该表有4位可以显示0～9的数码管,还有一位最高位是只能显示0和1的数码管。这个最高位如果是1，后4位是9999，那么最大显示数值：19999四位半通用数字万用表基本量程：<200mV>。DCV：直流电压ACV：交流电压DCA：直流电流R：电阻UF：二极管的正向导通电压hFE：三极管放大倍数测量参数：原理框图：功能量程选择输入被测量LCD显示器HVA/D转换

数码变换ICL7107R/V转换I/V转换V/V转换参数转换电路UIN<200mV数字式电表：是将输入的模拟电信号(V、I、R)转化为电压信号(UIN<200mV)，通过模拟/数字转换器(A/D转换器)转换成二进制数码，为了能直观地读出信号大小的数值，数字信号需经过数码变换（译码）转换成十进制后由数码管或LCD液晶屏显示出来，再进行显示和处理（如存储、传输、打印、运算等）。数字测量仪表的核心是模/数（A/D）转换器。

A/D模数转换电路的原理：当输入电压为Vx时，在一定时间T1内对电量为零的电容器进行恒流充电（恒流电流的大小与待测电压Vx成正比），这样电容器两极板之间的电量将随时间线性增加，电容器上积累的电量Q与被测电压Vx成正比，T1时间到，充电结束；然后转换开关，将参考电压反向加到电容器上，让其恒流放电（恒流电流的大小与参考电压Vref成正比），并开始计时，当电容器两端之间的电量线性减小直到减小为零时停止计数，得到计数值N2，经后续转换后数字显示输出。A/D模数转换器：将输入电压和参考电压通过电容器恒流充放电联系在一起，参考电压一定时，其所能测量的最大输入电压即一定，两者之间的关系为：在数字电压表头（最大输入200mV）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。如图所示，U0为数字电压表头的量程（200mV），r为其内阻（如10MΩ），r1、r2为分压电阻，Ui0为扩展后的量程。分压电路原理图由于r>>r2，所以分压比为

扩展后的量程为:

思考：若r2=1KΩ,r1=9KΩ,U0=200mV,则Ui0=？直流电压测量电路：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。如图所示，由于电压表r>>R，所以，取样电阻R上的电压降为：Ui=Ii·R即被测电流：Ii=Ui/R电流测量原理图若数字表头的电压量程为U0，欲使电流档量程为I0，则该档的取样电阻（也称分流电阻）为：R=U0/I0思考：如U0=200mV，若测量最大电流为I0=20mA的电流，则，取样电阻R=？U0§3实验仪器介绍核心: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、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个参考电压输入端（Ur+、Ur-）和3个小数点驱动输入端。电源开关数据保持按键开关HOLD量程开关（档位选择开关）四个输入端口：四位半通用数字万用表一般数字万用表的V/Ω挡共用一个表笔插孔，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。当数字表头最高位显示“1”（或“-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挡或减小（断开）输入信号，避免长时间超量程。

LCD液晶显示屏（LiquidCrystalDisplay）§4设计要求及数据记录表格数据处理：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。1．设计0-200mv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；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2V待测电信号的电压；200mv档直流电压表校准数据表数字表(mv)190.0170.0150.0130.0110.090.070.050.030.010.0万用表(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)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，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。利用200mV档量程数字电表测量2V的电压，请采用分压电路进行。拨位开关K1-4拨到on，K2-1拨到on，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。200mV档量程表的设计与校准：1拨位开关K1-4拨到on，K2-3拨到on，其它拨到off。2将Ur+，Ur-与AD参考电压相接线,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，此时改装成200mV档数字电压表。3将直流电压电流模块中