<listing id="x7qb1"></listing><big id="x7qb1"><legend id="x7qb1"><td id="x7qb1"></td></legend></big>^{<small id="x7qb1"></small>}

主頁 > 新聞動態 >

用運算放大器組成萬用電表的設計與調試--模擬電

一、實驗目的
1、設計由運算放大器組成的萬用電表
2、組裝與調試
二、設計要求
1、直流電壓表    滿量程 +6V
2、直流電流表    滿量程 10mA
3、交流電壓表    滿量程 6V，50Hz～1KHz
4、交流電流表    滿量程 10mA
5、歐姆表        滿量程分別為1KΩ，10KΩ，100KΩ
三、萬用電表工作原理及參考電路
在測量中，電表的接入應不影響被測電路的原工作狀態，這就要求電壓表應具有無窮大的輸入電阻，電流表的內阻應為零。但實際上，萬用電表表頭的可動線圈總有一定的電阻，例如100μA的表頭，其內阻約為1KΩ，用它進行測量時將影響被測量，引起誤差。此外，交流電表中的整流二極管的壓降和非線性特性也會產生誤差。如果在萬用電表中使用運算放大器，就能大大降低這些誤差，提高測量精度。在歐姆表中采用運算放大器，不僅能得到線性刻度，還能實現自動調零。
1、直流電壓表
圖27-1為同相端輸入，高精度直流電壓表電原理圖。
為了減小表頭參數對測量精度的影響，將表頭置于運算放大器的反饋回路中，這時，流經表頭的電流與表頭的參數無關，只要改變R₁一個電阻，就可進行量程的切換。

圖27-1 直流電壓表
表頭電流I與被測電壓U_i的關系為

應當指出：圖27-1適用于測量電路與運算放大器共地的有關電路。此外，當被測電壓較高時，在運放的輸入端應設置衰減器。
2、直流電流表
圖27-2是浮地直流電流表的電原理圖。在電流測量中，浮地電流的測量是普遍存在的，例如：若被測電流無接地點，就屬于這種情況。為此，應把運算放大器的電源也對地浮動，按此種方式構成的電流表就可象常規電流表那樣，串聯在任何電流通路中測量電流。

圖27-2 直流電流表
表頭電流I與被測電流I₁間關系為
－I₁R₁＝（I₁－I）R₂
可見，改變電阻比（R₁／R₂），可調節流過電流表的電流，以提高靈敏度。如果被測電流較大時，應給電流表表頭并聯分流電阻。
3、交流電壓表
由運算放大器、二極管整流橋和直流毫安表組成的交流電壓表如圖22－3所示。被測交流電壓u_i加到運算放大器的同相端，故有很高的輸入阻抗，又因為負反饋能減小反饋回路中的非線性影響，故把二極管橋路和表頭置于運算放大器的反饋回路中，以減小二極管本身非線性的影響。

圖27-3 交流電壓表
表頭電流I與被測電壓u_i的關系為

電流I全部流過橋路，其值僅與U_i／R₁有關，與橋路和表頭參數（如二極管的死區等非線性參數）無關。表頭中電流與被測電壓u_i的全波整流平均值成正比，若u_i為正弦波，則表頭可按有效值來刻度。被測電壓的上限頻率決定于運算放大器的頻帶和上升速率。
4、交流電流表
圖27-4為浮地交流電流表，表頭讀數由被測交流電流i的全波整流平均值I_1AV決定，即

如果被測電流i為正弦電流，即
i₁＝

I₁sinωt，則上式可寫為

則表頭可按有效值來刻度。

圖27-4 交流電流表
5、歐姆表
圖27-5為多量程的歐姆表。

圖27-5 歐姆表
在此電路中，運算放大器改由單電源供電，被測電阻R_X跨接在運算放大器的反饋回路中，同相端加基準電壓U_REF。
∵ U_P＝U_N＝U_REF
I₁＝I_X

即

流經表頭的電流

由上兩式消去(U_O－U_REF)
可得

可見，電流I與被測電阻成正比，而且表頭具有線性刻度，改變R₁值，可改變歐姆表的量程。這種歐姆表能自動調零，當R_X＝0時，電路變成電壓跟隨器，U_O＝U_REF，故表頭電流為零，從而實現了自動調零。
二極管D起保護電表的作用，如果沒有D，當R_X超量程時，特別是當R_X→∞，運算放大器的輸出電壓將接近電源電壓，使表頭過載。有了D 就可使輸出鉗位，防止表頭過載。調整R₂，可實現滿量程調節。
四、電路設計
1、萬用電表的電路是多種多樣的，建議用參考電路設計一只較完整的萬用電表。
2、萬用電表作電壓、電流或歐姆測量時，和進行量程切換時應用開關切換，但實驗時可用引接線切換。
五、實驗元器件選擇
1、表頭靈敏度為1mA，內阻為100Ω
2、運算放大器 μA741
3、電阻器均采用

的金屬膜電阻器
4、二極管 IN4007×4、IN4148
5、穩壓管 IN4728
6、面包板
六、注意事項
1、在連接電源時，正、負電源連接點上各接大容量的濾波電容器和0.01μf～0.1μf的小電容器，以消除通過電源產生的干擾。
2、萬用電表的電性能測試要用標準電壓、電流表校正，歐姆表用標準電阻校正。考慮實驗要求不高，建議用數字式

位萬用電表作為標準表。
七、報告要求
1、畫出完整的萬用電表的設計電路原理圖。
2、將萬用電表與標準表作測試比較，計算萬用電表各功能檔的相對誤差，分析誤差原因。
3、電路改進建議
4、收獲與體會

上一篇：溫度監測及控制電路實驗--模擬電路實驗箱
下一篇：雷諾實驗--流體力學實驗裝置

精品视频一区二区三区八戒,天天看天天操天天干,91免费看片成人免费,人妻丰满熟妇av,91国内在线观看在线观看,日韩高清不卡一区二区,九九视频在线观看免费高清,精品国产美女福到在线直播,91超频视频在线观看

用運算放大器組成萬用電表的設計與調試--模擬電

在線客服