萬用表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

三用表的設(shè)計(jì)任務(wù)單：238號表頭滿偏電流50HADC.A：引入電流0.18mA表頭內(nèi)阻+附加串聯(lián)電阻為Rg=3。3KQ一、已知參數(shù)：.每人的任務(wù)條（每人不同，最后將任務(wù)條并設(shè)計(jì)作業(yè)一齊訂好上交!）A.直流電流檔的引入電流0.18mA（每人不同）B.測量機(jī)構(gòu)總阻值（內(nèi)阻+附加電阻=電阻Rg3.3K。，每人不同）.公共參數(shù)（每人相同）A.測量機(jī)構(gòu)的電流靈敏度：滿刻度電流IS50NA（每人不同）DC.A：2.5級1mA10mA5ADC.V：2o5級2。5V10V250V輸入阻抗為:1/IsAC.V:5.0級10V 50V250V1000V輸入阻抗為；4KQ/v整流系數(shù)為：0.441,二極管正向電阻為：600Q交流調(diào)節(jié)電阻為2K?3KE.。：2。5級XIX10X100（擴(kuò)展量程X1K）電阻中心值：22。工作電池：1.6?L2V二、各量程的元件參數(shù)設(shè)計(jì)：DCoA量程的元件參數(shù)設(shè)計(jì)和分電路調(diào)試圖：（DDC.A量程的元件參數(shù)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)一個(gè)多量程環(huán)形分流式直流電流表，如下圖。設(shè)表頭內(nèi)阻為Rg,電流靈敏度為Ig,擴(kuò)大的電流量程為II、12、13、I弓I,計(jì)算各分流電阻RI、R2、R3、R4.1）當(dāng)電流為I引時(shí)，Rs=Rl+R2+R3+R4=Ig*Rg/（I引一Ig）=0.00005*3300/（0.00018-0o00005）=1296。2308。2)當(dāng)電流為13時(shí)，Rl+R2+R3=Ig*(Rg+Rs)/I3=0.00005*(3300+1296o2308)/0o001=229.8115Q3)當(dāng)電流為12時(shí)'Rl+R2=Ig*(Rg+Rs)/I2=0.00005*(3300+1296o2308)/0。01=22.9811Q4)R1=Ig*(Rg+Rs)/11=0.00005*(3300+1296.2308)/5=0。04596Q由2)3)4)可得R2=22o9811-0.04596=22o9351。R3=229.8115-22.9811=206.8304QR4=Rs—(R1+R2+R3)=1296.2308-229.8115=1066.4193Q(2)DC.A量程的分電路調(diào)試圖。DC.V量程的元件參數(shù)設(shè)計(jì)和分電路調(diào)試圖：(l)DC.V量程的元件參數(shù)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)一個(gè)多量程直流電壓表電路，如下圖。設(shè)表頭內(nèi)阻為Rg,電流靈敏度為Ig。先計(jì)算R1Rl=Ul/Ig-Rg=2.5/0.00005—3300=467000然后再用一段電路的歐姆定律分別計(jì)算R2,R3R2=(U2—UI)/Ig=(10-2o5)70.00005=1500000R3=(U3—U2)/Ig=(250—10)/0.00005=4800000QDC.V量程的分電路調(diào)試圖：ACoV量程的元件參數(shù)設(shè)計(jì)和分電路調(diào)試圖：(DAC.V量程的元件參數(shù)設(shè)計(jì)。交流電壓的分流電阻計(jì)算和直流相似.交流電壓的分壓電阻電路如下圖。設(shè)表頭內(nèi)阻為Rg,電流靈敏度為Ig。1)根據(jù)給定的交流電壓靈敏度(輸入阻抗Z)計(jì)算出交流引入電流(二極管前)I=l/Z=l/4000=0o00025A2)由交流引入電流I計(jì)算出半波整流后的(二極管后)的電流Ik=I*0.435=0.00010875A3)計(jì)算分流電阻R=Ig*Rg/(Ik—Ig)=0.00005*3300/(0.00010875-0o00005)=2808.510638Q4)可調(diào)電阻RP一般由經(jīng)驗(yàn)取輸入阻抗Z的一半RP=Z/2=2000Q5)計(jì)算Uo=Ug+URP+UVDl。式中,Ug是測量機(jī)構(gòu)內(nèi)阻Rg上的電壓;UR是電位器RP上的電壓；UVD1是二極管VD1上的壓降，硅管UVD1=0.65VoUo=Ug+URP+UVD1=Ig*Rg+RP*Ik+UVD1=0 。 00005 *3300+2000*0.00010875+0o65=1o0325V6)參考上圖，計(jì)算各分壓電阻：R1=(U1-Uo)/I=(10—1.0325)/0.00025=35870QR2=(U2-U1)/I=(50-10)/0o00025=160000QR3=(U3-U2)/I=(250—50)/0o00025=800000QR4=(U4—U3)/I=(1000-250)/0.00025=3000000Q圖中C為濾波電容，約為5uF,防止整流后的脈動(dòng)波形使表的指針不停的小幅擺動(dòng)，VD2為保護(hù)二極管。2)AC.V量程的分電路調(diào)試圖.。量程的元件參數(shù)設(shè)計(jì)和分電路圖:(1)。量程的元件參數(shù)設(shè)計(jì)lo擋基本電路如上圖所示是電阻檔基本電路，其中RP為調(diào)零電位器;RP和Rd組成分流電阻。1)電位器RP觸點(diǎn)移到b點(diǎn)，電池電壓最高(E=L6V).此時(shí)分流電阻為Rb(分流電阻小，分流電流大)。2)電位器RP觸點(diǎn)移到a點(diǎn)，電池電壓最低(E=l。2V)O此時(shí)分流電阻為Rb+RP(分流電阻大，分流電流小)。3)電位器RP觸點(diǎn)移到b、a之間，電池電壓為標(biāo)準(zhǔn)(E=l。5V),此時(shí)分流電阻為Rb及RP的一部分之和。.零支路電阻Rb和RP的計(jì)算各檔電阻中心值：低倍率擋,RX1 的電阻中心值RZ1=22Q中倍率擋，RX10 的電阻中心值RZ2=220。高倍率擋，RX100的電阻中心值RZ3=2200。最高倍率擋,RX1k的電阻中心值RZ4=22kQ先以電阻測量高倍率檔電阻中心值RZ3計(jì)算E不同時(shí)的電流，以保證Rx=0時(shí)能調(diào)零。例如,RZ3=2200時(shí),(b點(diǎn))Imax=lo6V/2200Q=727uA,(a點(diǎn))Imin=l。2V/2200。=545□A,(c點(diǎn))I標(biāo)=1。5V/2200。=682uA。當(dāng)已知流過表頭滿刻度電流為Ig,表頭內(nèi)阻為Rg時(shí)，計(jì)算如下1)當(dāng)RP指在a點(diǎn)時(shí)的總分流電阻Rb+RP；Rb+RP=Ig*Rg/(Imin-Ig)=0。00005*3300/(0。000545-0。00005)=333.33333Q2)當(dāng)RP指在b點(diǎn)時(shí)的分流電阻Rb；Rb=(Rb+RP)*Imin/Imax=333o33333*0.000545/0。000727=249。88537Q3)計(jì)算分流電位器RP;RP=(Rb+RP)—Rb=83.44796Q.串聯(lián)電阻Rd的計(jì)算：串聯(lián)電阻Rd是由低壓高倍率的電阻中心值RZ3確定的。因?yàn)殡娢黄鱎P是變數(shù),設(shè)電位器RP觸點(diǎn)在中間,阻值為RP/2,接入Rd后，該檔的總內(nèi)阻等于RZ3,因此有Rd=RZ3-(Rg+RP/2)*(Rb+RP/2)/[(Rg+RP/2)+(Rb+RP/2)]=1931.795057Q.各倍率電阻的計(jì)算：各倍率電阻的電路如下圖所示。1)設(shè)R1為中心電阻RZ1=22。時(shí)的并聯(lián)電阻，考慮電池內(nèi)阻ro一般為0。9~1。Q,從端口看RZl—ro=RZ3〃R.取ro=lQ,則有R16=(RZl-ro)*RZ3/[RZ3-(RZl-ro)]=(22—1)*2200/(2200-(22-1))=21。202386Q2)設(shè)R2為中心阻值RZ2=220Q時(shí)的并聯(lián)電阻，同樣有R17=RZ2*RZ3/(RZ3—RZ2)=220*2200/(2200-220)=244.444444Q3)設(shè)R3為中心阻值RZ2=2200。時(shí)的并聯(lián)電阻，則有R18=RZ3*RZ3/(RZ3-RZ3)=^4)設(shè)Rik為測量最高倍率檔(RX1k)串聯(lián)電阻，由于其電阻中心值太大，致使靈敏度降低到端口短接(RX=0)時(shí)也無法調(diào)零，故需增加電源電壓。由于最高倍率檔電阻中心值RZ4=22kQ,比高倍率擋大十倍，因而電源電壓也大十倍,選電源EE為15V的層疊電池，同時(shí)無分流電阻(R3=8),可見最高倍率擋也無法分流電阻，工作電流與高倍率擋相同.則高倍率擋串聯(lián)電阻Rlk=RZ4—RZ3—REE=22000—2200—1000=18800Q式中REE為電源EE的內(nèi)阻，約為IkQ.(2)。量程的分電路調(diào)試圖三、總線路圖DCoV擋DCoAACoVQ擋四、校驗(yàn)圖及達(dá)到的精度等級:DCoA校驗(yàn)圖和校驗(yàn)精度等級的表格:接入電流源電流端接入電流A電流表輸出電流uA理論輸出電流口A1155050.05/316o6750/3^16.66710/333.33100/3^33.333120o015050o00.01/316.6750/3-16。6670.02/333.33100/3心33°333130o0015050.00.001/316.6750/3^16.6670o002/333o33100/3-33。333I引0o000185050o00o0000616.6750/3^16.6670o0001233.33100/3心33。333DCoA準(zhǔn)確度等級為土k%=0.03/50*100%=。。06%<2.5%,滿足要求。DC.V校驗(yàn)圖和校驗(yàn)精度等級的表格：接入電壓源電壓端接入電壓V電流表輸出電流uA理論輸出電流口AU12.55050.02.5/316.6750/3仁16。6675/333o33100/3心33。333U2105050o010/316o6750/3^16.66720/333o33100/3^33.333U32505050.0250/316o6750/3仁16。667500/333.33100/3^33.333DCoV準(zhǔn)確度等級為±k%=0o03/50*100%=0。06%<2.5%,滿足要求。ACoV校驗(yàn)圖和校驗(yàn)精度等級的表格:1）.10V交流電壓擋檢校：（合上1）Ul/V電流表示數(shù)實(shí)驗(yàn)值/HA理論輸出電流PA絕對誤差/uA最大絕對誤差/PA1051.3250.0lo32lo7910/314.8750/3^16。667—Io7920/333o09100/3^33.333—0o24AC-V10V擋準(zhǔn)確度為：土k%=1.79/50*100%=3。58%<5%,滿足要求。2）.50V交流電壓擋校驗(yàn)（合上2）U2/V電流表示數(shù)實(shí)驗(yàn)值/uA理論輸出電流uA絕對誤差/uA最大絕對誤差/uA5051o7550.01.75lo7550/316.8350/3^16.6670.16100/334o27100/3=33.3330.94AC.V50V擋準(zhǔn)確度為:±k%=1.75/50*100%=3.5%<5%,滿足要求。3）.250V交流電壓擋校驗(yàn)（合上3）：U3/V電流表示數(shù)實(shí)驗(yàn)值/uA理論輸出電流uA絕對誤差/uA最大絕對誤差/uA25051o8950.01.891.89250/317.2150/3七16。6670o54500/334.52100/3^33o3331.19AC.V250V擋準(zhǔn)確度為：土k%=1。89/50*100%=3。78%<5%,滿足要求°4）.1000V交流電壓擋校驗(yàn)（合上4）U4/V電流表示數(shù)實(shí)驗(yàn)值/uA理論輸出電流HA絕對誤差/uA最大絕對誤差/uA100051o9050o0lo901.901000/317o2650/3^16.6670o592000/334o56100/3^33.333lo23AC.V1000V擋準(zhǔn)確度為：±k%=l。90/50*1()0%=3。8%<5%,滿足要求.Q校驗(yàn)圖和校驗(yàn)精度等級的表格：1).L2V檔調(diào)零圖中心電阻值/Q電流表輸出電流/“A2249o9422049.94220049o9422000/2)olo6V檔調(diào)零圖中心電阻值/Q電流表輸出電流/UA2250o9722050.97220050o9722000/4)o22Q校驗(yàn)圖:RX/Q電流表示數(shù)實(shí)驗(yàn)值/uA理論值/uA絕對誤差/nA最大絕對誤差/PA2223o46250o541.031132o2933.33lo0366llo7312.500o85o539o54400.46no7.828.330o51儀表準(zhǔn)確度為:±k%=l.03/50*100%=2o06%<2。5%,滿足要求。5)o220Q校驗(yàn)圖RX/Q電流表示數(shù)實(shí)驗(yàn)值/uA理論值/uA絕對誤差/PA最大絕對誤差/uA22024.54250.460.811032o6933o330o6466012o2912.500o215539.20400o811008o1978.330o133儀表準(zhǔn)確度為:±k%=0o8/50*100%=1o6%<2.5%,滿足要求。6)o2200C校驗(yàn)圖:RX/電流表示數(shù)實(shí)驗(yàn)值/u理論值/uRX/電流表示數(shù)實(shí)驗(yàn)值/u理論值/u絕對誤差/U最大絕對誤差/uQAAAA220024.76250.240.57110032.9333.330o4660012o4312o500o0755039.43400o57110008.2978o330o033儀表準(zhǔn)確度為:士k%=0.57/50*100%=l。14%<2o5%,滿足要求。7).220000校驗(yàn)圖:RX/kQ電流表示數(shù)實(shí)驗(yàn)值/uA理論值/uA絕對誤差/uA最大絕對誤差/uA2224.17250.830o931132o5533o330.786611.5912.500