畢業(yè)綜合實(shí)踐數(shù)字萬用表的設(shè)計與制作

1、畢業(yè)綜合實(shí)踐課題名稱： 數(shù)字萬用表的設(shè)計與制作 作 者： 陳夏 學(xué) 號：09032110 系 別： 電氣電子工程系 專 業(yè)： 電機(jī)與電器 指導(dǎo)老師： 顏曉河 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 2011年 3月 浙江溫州目 錄1 引 言12 數(shù)字萬用表設(shè)計與制作的目的與要求引 言萬用表又稱多用表、三用表、復(fù)用表，是一種多功能、多量程的測量儀表，一般萬用表可測量直流電流、直流電壓、交流電壓、電阻等，有的還可以測量交流電流、電容量、電感量以及半導(dǎo)體的一些參數(shù)（如）。數(shù)字萬用表作為電子測試領(lǐng)域不可缺少的產(chǎn)品之一，應(yīng)用范圍最為廣泛。數(shù)字萬用表亦稱數(shù)字多用表,簡稱dmm(digtial multimeter)。傳統(tǒng)的指針式萬

2、用表功能單精度低，不能滿足數(shù)字化時代的需求，數(shù)字萬用表是利用模/數(shù)轉(zhuǎn)換原理，將被測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并將測量結(jié)果以數(shù)字形式顯示出來的一種測量儀表。與指針式萬用表相比，新一代數(shù)字萬用表具有精度高、速度快、輸入阻抗大、數(shù)字顯示、讀數(shù)準(zhǔn)確、可擴(kuò)展尾強(qiáng)、集成方便、抗干擾能力強(qiáng)、測量自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用，得到工程師的青睞。2數(shù)字萬用表設(shè)計與制作的目的和要求2.1數(shù)字萬用表設(shè)計與制作的目的通過對一臺正式產(chǎn)品數(shù)字萬用表dt9205a部分零部件的焊接、安裝和調(diào)試，讓我們更好的了解電子產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程，掌握常用元器件的識別和測試及電子產(chǎn)品生產(chǎn)基本操作技能，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。2.2數(shù)字萬用表設(shè)

3、計與制作的要求（1）、學(xué)會分析基本的電路（2）、收集數(shù)字萬用表的各種資料（3）、熟練掌握protel99se和autocad的使用方法（4）、能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行設(shè)計（5）、繪制電路圖和面板圖（6）、掌握焊接與調(diào)試的方法框圖3萬用表的基本結(jié)構(gòu)萬用表的框圖、工作原理及特點(diǎn)3.1萬用表的框圖及工作原理dt9205a 儀表主要部分的方框圖如下圖。該儀表的心臟是一片大規(guī)模集成電路，該芯片（7106）內(nèi)部包含雙積分a/d 轉(zhuǎn)換器，icl7106集成電路和液晶顯示器，參數(shù)轉(zhuǎn)換電路四個部分組成，它的工作原理框圖見下圖。第一階段，輸入儀表的電壓或電流信號經(jīng)過一個開關(guān)選擇器轉(zhuǎn)換成一個0 到188.8mv 的直流電壓。

4、例如輸入信號100vdc，就用1000：1 的分壓器獲得100.0mvdc；輸入信號100vac，首先整流為100vdc，然后再分壓成100.0mvdc。電流測量則通過選擇不同阻值的分流電阻獲得。入端與比較器輸出端短接，此時反映到比較器的總失調(diào)電壓對自動調(diào)零電容caz充電,以補(bǔ)償緩沖器，積分器和比較器本身的失調(diào)電壓，可保證輸入失調(diào)電壓小于10uv，第三，基準(zhǔn)電壓vref 向基準(zhǔn)電容cref 充電，使之被充到vref，為反向積分做準(zhǔn)備。第二階段，正向積分（亦稱信號積分或采樣）int（integral）：此時sint 閉合，saz 和sde 斷開，切斷自動調(diào)零電路并去掉短路線，in+，in-端分別

5、被接通，積分器和比較器開始工作。被測電壓vin 經(jīng)緩沖器和積分電阻后送至積分器。積分器在固定時間t1 內(nèi)，以vin /（rint-cint）的斜率對vin 進(jìn)行定時積分。令計數(shù)脈沖的頻率為fcp，周期為tcp，則t1=1000 tcp。當(dāng)計數(shù)器計滿1000 個脈沖數(shù)時，積分器的輸出電壓為 （3.1）式中，k 是緩沖放大器的電壓放大系數(shù)，t1 也叫采樣時間。在正向積分結(jié)束時，vin 的極性即被判定。第三階段，反向積分，亦稱解積分de（decompose integral）：在此階段，saz，sint 斷開，sde+，sde-閉合?？刂七壿嬙趯in 進(jìn)行極性判斷之后，接通相應(yīng)極性的模擬開關(guān)，將c

6、ref 上已充好的基準(zhǔn)電壓接相反極性代替vin，進(jìn)行反向積分，斜率變成vref/（rint-cint）。經(jīng)過時間t2，積分器的輸出又回到零電平，參見示意圖3，該圖分別繪出對負(fù)極當(dāng)反向積分結(jié)束時，有關(guān)系式 （3.2）將式（1）代入式（2）中整理后得到 （3.3）假定在t2 時間內(nèi)計數(shù)值（即儀表顯示值，不考慮小數(shù)點(diǎn)）為n，則t2 為n tcp，代入式（3）中得到 （3.4）分析式4可知，因t1，tcp，vref 均是固定不變的，故計數(shù)值n 僅與被測電壓vin成正比，由此實(shí)現(xiàn)了模擬量-數(shù)字量轉(zhuǎn)換。在測量過程中，icl7106 能自動完成下述循環(huán)自動調(diào)零-正向積分-反向積分-自動調(diào)零-a/d 轉(zhuǎn)換器的

7、時序波形如圖3 所示，每個階段的時間分配如下：自動調(diào)零時間：1000tcp-3000tcp正向積分時間t1：3000tcp-4000tcp（t1=1000tcp）反向積分時間t2：0-2000tcp每個a/d 轉(zhuǎn)換周期為4000tcp，折合16000t0需作幾點(diǎn)說明：（1） 自動調(diào)零時間是可變的，必須等上一次反向積分結(jié)束后才開始。舉例說明，若在0-1850tcp 時間內(nèi)完成反向積分（t2-1850tcp），就從1851tcp-3000tcp 的時間內(nèi)自動調(diào)零，此時調(diào)零時間為3000tcp -1851tcp=1149tcp（2) t1 是固定不變的，t2 則隨vin 的大小而變化，因?yàn)閠1/tc

8、p=1000，選基準(zhǔn)電壓=vref=100.0mv，所以由式（4）得到 （3.5）即 vin=0.1n （3.6）只要將小數(shù)點(diǎn)定在十位后邊便可直讀結(jié)果。滿量程時n=2000，vin=vm，由式可導(dǎo)出滿量程電壓vm與基準(zhǔn)電壓的關(guān)系式vm=2vref （3.7）顯然，當(dāng)vref=100.0mv 時，vm=200mv，verf=1000mv 時，vm=2v。式（7）對icl 系列3 1/2 位a/d 轉(zhuǎn)換器均適用。3 1/2 位dvm，dmm 的最大顯示值為1999，滿量程時將顯示過載符號“1”。 (3) 上述定時關(guān)系由7106 本身特性所決定，外界無法改變。 (4) 為提高雙積分?jǐn)?shù)字儀表抑制工頻干

9、擾的能力，所選采樣時間t1 應(yīng)為工頻周期的整倍數(shù)。利用正向積分階段對輸入電壓取平無均的特點(diǎn)，即可消除外界引入的工頻干擾。我國采50hz 交流電網(wǎng)，其周期為20ms，應(yīng)選t1=n·20ms （3.8）式中n=1，2，3。n 愈大，對串模干擾的抑制能力愈強(qiáng)，但a/d 轉(zhuǎn)換時間延長，測量速率降低，例如可取時鐘頻率f0=40khz，即t1=1000tcp=100ms，恰是20ms 的5 倍，歐美國家采用60hz 交注電網(wǎng)，周期是16 2/3ms。為抑制60hz 干擾，可選f0=33 1/3khz，40khz，48khz，60khz 等。實(shí)際上考慮到交流電網(wǎng)的頻率也會有一定波動（例如在50&#

10、177;0.5hz 范圍內(nèi)變化），一般情況下并不要求時鐘頻率嚴(yán)格等于規(guī)定值，允許有一定的偏差。但時鐘頻率的穩(wěn)定性應(yīng)盡量高，否則在t1，t2 兩個時間內(nèi)tcp不等，會影響轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度。3.2數(shù)字萬用表的特點(diǎn)一、顯示直觀數(shù)字萬用表采用數(shù)顯技術(shù)，使測量結(jié)果一目了然，不僅能準(zhǔn)確讀數(shù)，還能縮短測量時間。dt9205a數(shù)字萬用表的顯示位數(shù)為3 1/2位，最大顯示1999。二、準(zhǔn)確度高準(zhǔn)確度是測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的綜合，它表示測量值與真值的一致程度，也反映了測量誤差的大小。準(zhǔn)確度愈高，測量誤差愈小。dt9205a數(shù)字萬用表的準(zhǔn)確度為正負(fù)0.1%至正負(fù)0.05%。三、靈敏度高數(shù)字萬用表的分辨力（數(shù)字儀表

11、在最低電壓量程上末位一個字所對應(yīng)的數(shù)值稱分辨力。分辨力是儀表對下限被測量值的反應(yīng)能力，它反映儀表靈敏度的高低）為三位半數(shù)字萬用表的分辨力可達(dá)0.1mv，即100uv；四位半儀表達(dá)10uv；八位半則高達(dá)10nv。四、外觀結(jié)構(gòu)輕巧數(shù)字萬用表外殼一般選用abb工程塑料制成，質(zhì)量輕，強(qiáng)度高。外形主要有袖珍式和臺式。前者普遍采用lcd液晶顯示器，后者多使用led發(fā)光二極管顯示器。高精度智能型數(shù)字萬用表一般為臺式結(jié)構(gòu)。此外，也有的數(shù)字萬用表制成筆式、臺歷式、筆記本式等。3.2.1功能、量程選擇可進(jìn)行直流（200mv、2v、20v、200v、1000v）、交流電壓（200mv、2v、20v、200v、750

12、v）、電流、電阻（200、2k、20k）、電容、晶體管的測量。4、a/d轉(zhuǎn)換器數(shù)字萬用表的a/d轉(zhuǎn)換器一般都采用雙積分式原理，并且把a(bǔ)/d轉(zhuǎn)換器與能夠直接驅(qū)動液晶顯示器的顯示邏輯集成在一塊集成電路芯片上。這樣，只要把這塊集成電路芯片的周圍配上想關(guān)的電阻器和電容器，并配上一塊液晶顯示器，便組成了數(shù)字萬用表頭。因此，a/d轉(zhuǎn)換器的性能從根本上決定了數(shù)字萬用表的性能和所具有的特點(diǎn)。4.1雙積分式a/d轉(zhuǎn)換器的工作原理a/d轉(zhuǎn)換器的原理電路圖如圖4.1所示。在圖4.1中，除顯示器之外的電路功能可全部集成在一塊芯片上，具有這些功能的芯片就叫做a/d轉(zhuǎn)換器，較常見的有icl7106等。雙積分式a/d轉(zhuǎn)換器

13、內(nèi)部電路雖然很復(fù)雜，但根據(jù)圖xx的電路可以清楚地說明其工作原理。它在一個測量周期內(nèi)的工作過程如下：測試開始，計數(shù)器清零，積分電容c放電，然后控制邏輯是s2、s3斷開，s1接通，積分器對被測電壓vx進(jìn)行正向積分，正向積分也叫采樣，采樣期間積分輸出v01線性增加，經(jīng)過零比較器得到過零方波，通過控制邏輯打開門g，計數(shù)器開始對時鐘計數(shù)，當(dāng)計數(shù)到最高位為1時，溢出脈沖通過控制邏輯使s1、s3斷開，s2接通，采樣結(jié)束，計數(shù)器復(fù)零。s2接通基準(zhǔn)電壓vref后，積分器開始第二次積分（反向積分），v01開始線性下降，計數(shù)器也重新計數(shù)。當(dāng)v01降至零時，比較器輸出的負(fù)方波結(jié)束，控制邏輯使s2斷開，s3接通，積分停

14、止，同時關(guān)閉門g，計數(shù)停止，一個測量周期結(jié)束。圖4.1 a/d轉(zhuǎn)換器工作原理電路圖4.2單片3 1/2位a/d轉(zhuǎn)換器icl7106如圖6.4所示是icl7106引腳排列。icl7106是把雙積分式ad轉(zhuǎn)換，七段譯碼，lcd顯示驅(qū)動，基準(zhǔn)源和時鐘等所有必要的電路都集成在同一塊芯片上的cmos集成電路。icl7106有40個引腳，采用雙列直插式封裝，封裝方式有陶瓷和塑料兩種。icl7106用于直接驅(qū)動lcd。因此，icl7106適于構(gòu)成袖珍式數(shù)字萬用表。4.2.1引腳功能：（1） v+、v-：電源的正負(fù)極（2） a1-g1、a2-g2、a3-g3：分別為個位、十位和百位數(shù)碼的字段驅(qū)動信號端（3）

15、bc4:千位字段驅(qū)動信號端（4） pol：負(fù)極性指示輸出端（5） bp/gnd：液晶顯示器背面公共電極（簡稱背電極）的驅(qū)動端（6） int：積分器輸出端，此端接積分電容cint（7） buff:輸入緩沖放大器輸出端，此端接積分電阻rint（8） a/z：積分器和比較器的反相輸入端，此端接自動調(diào)零電容caz（9） in+、in-：模擬量輸入端（10） common：模擬信號公共端，一般與基準(zhǔn)電壓的負(fù)端相連（11） cref+、cref-：外接基準(zhǔn)電容cerf的兩個端子（12） vref+、vref-：基準(zhǔn)電壓正負(fù)端（13） test：此引腳有兩個功能，其一，在芯片內(nèi)部test引腳通過500歐電阻

16、與內(nèi)部數(shù)字電路電源的負(fù)極相連，這種連接使得test引腳可以作為外部字段驅(qū)動器的電源負(fù)極使用，比如用來驅(qū)動液晶顯示器的小數(shù)點(diǎn)字段。其二，test引腳可用來做顯示器測試。當(dāng)把test引腳的電平上拉到v+時，顯示器的所有字段全部被點(diǎn)亮，顯示“-1888”。但此時應(yīng)注意，此引腳長時間地加直流電壓，可能會造成液晶顯示器的損壞。（14） osc1-osc3：時鐘振蕩器的引出端，此端外接規(guī)定的阻容元件可組成產(chǎn)生特定頻率的多諧振蕩器，作為系統(tǒng)時鐘。5、液晶顯示器5.1液晶顯示器工作機(jī)理液晶是一種介于完全規(guī)則與不規(guī)則狀態(tài)之間的有機(jī)化合物，它既具有液體的流動性和連續(xù)性，又呈現(xiàn)某些晶體的光學(xué)性質(zhì)。液晶用于顯示器件，

17、主要是基于它的光學(xué)特性和電光效應(yīng)。液晶可使入射光偏向分子軸方向，它還可使入射光的偏振光狀態(tài)和偏振光方向發(fā)生改變。對液晶施加電場時，由于它的折射率、介電常數(shù)等具有的各向異性特征，其光學(xué)特性會發(fā)生變化，即所謂液晶的電光效應(yīng)。液晶的電光效應(yīng)有數(shù)種，目前用于數(shù)字顯示的液晶顯示器大都利用液晶的扭曲效應(yīng)。反射式扭曲向列型液晶顯示器的工作機(jī)理如圖7.1所示。液晶是灌在液晶盒內(nèi)的，液晶盒由刻有透明電極的前后玻璃制成。透明電極材料有氧化錫、氧化銦或它們的混合物，通過噴鍍、蒸發(fā)或?yàn)R射等方法附著在玻璃片上。經(jīng)過表面處理的玻璃所形成的定向膜使液晶分子在盒內(nèi)的排列方向呈現(xiàn)90°角扭曲。反射片檢偏振片后玻璃前玻

18、璃起偏振片液晶盒明暗偏光軸外加電場偏光軸在液晶盒前后放置有起振片和檢偏振片。由外界光源射來的光經(jīng)起振片變成垂直的線偏振光，進(jìn)入液晶盒內(nèi)以后其垂直的偏振面旋轉(zhuǎn)了90°，呈水平方向。此光線再由水平光軸的檢偏振片透出，經(jīng)反射片反射，再按原光路折回，形成亮視場。當(dāng)兩玻璃片上的電極間施加一電場后，由于液晶是極性分子，其取向具有與電場方向一致的性質(zhì)，因而扭曲結(jié)構(gòu)消失，射入的垂直向的線偏振光通過液晶盒時其偏振面不被旋轉(zhuǎn)，這樣光線無法透過水平光軸的檢偏振片，形成暗視場。當(dāng)去掉電場時，液晶分子的排列恢復(fù)扭曲結(jié)構(gòu)，又產(chǎn)生旋光作用。在液晶盒前后放置的起、檢偏置片，實(shí)際上是一個“光過濾器”。按照起偏振片、檢

19、偏振片的偏光軸相互位置的不同，顯示效果可為白底黑字，也可為黑底白字。5.2液晶顯示器的段顯示方式驅(qū)動段顯示中，顯示器的前電極根據(jù)字符的形狀被分割成幾部分，并從每一部分都引出一電極端子。顯示器背后的電極則不被分割，為前面的電極所共用，故稱公共電極（也稱背電極）。在某一些段與背電極之間加一電壓，這些段的組合即顯示出一特定的字符。段顯示方式的驅(qū)動電路目前廣泛采用的是異或門組成的移相電路，其原理如圖5.2所示。根據(jù)液晶顯示器的特點(diǎn)，為了避免因直流電場使液晶發(fā)生電化學(xué)變化而縮短工作壽命，要求在液晶顯示器的筆段電極和背電極之間的電壓作交替變化。lcd的背電極接一方波電壓。此方波信號還作為電路中異或門a端的

20、輸入信號，異或門的另一輸入端b接字型碼的控制電平端。當(dāng)b端為低電平時，其輸出端s與a端同相位，這時lcd兩電極間的電位差為零，該筆段不顯示；當(dāng)b端為高電平時，s端與a端的信號總是反相位，該異或門控制的字段與背電極間便施加一對稱方波電壓，因此該筆段顯示。對于一個七段字形的lcd，相應(yīng)地需要七個異或門來組成驅(qū)動電路，每個門的一個輸入端都與驅(qū)動lcd背電極的方波電壓相連，另一輸入端分別與字形譯碼器的輸出電平相連。abs000011101110異或門真值表bp的方波電壓abs字段a-g控制電平電極seg背電極bp 圖5.2 lcd驅(qū)動電路這種lcd前電極驅(qū)動信號與字形碼的筆段電極單一直接對應(yīng)的驅(qū)動方式

21、稱為靜態(tài)驅(qū)動方式。對于動態(tài)驅(qū)動方式，lcd的背電極被分成幾部分。對這些背電極信號，可在時間上進(jìn)行分割，使之輪流地產(chǎn)生方波掃描脈沖和偏振信號，段電極信號同時與處于不同背電極信號下的多個段電極相連接。相應(yīng)地，段電極信號波形為一與顯示字形相對應(yīng)的方波脈沖，而不是像靜態(tài)驅(qū)動方式那樣為一直流電平。與靜態(tài)驅(qū)動方式相比，動態(tài)驅(qū)動方式能大大減少驅(qū)動電路芯片的引腳個數(shù)。6、自動關(guān)機(jī)電路數(shù)字萬用表普遍配用9v疊層電池，用于室外測量時，每節(jié)電池一般只能連續(xù)工作一百至幾百個小時。為避免因忘記關(guān)斷電源而長時間空耗電池，新型萬用表均有自動關(guān)機(jī)功能。其特點(diǎn)是當(dāng)儀表停止使用的時間大約超過15分鐘時，能自動切斷電源，使儀表進(jìn)入

22、“休眠”狀態(tài)，整機(jī)靜態(tài)工作電流將至7ua左右，功率約為60mw。重新開啟電源時，只需按動兩次電源按鈕開關(guān)，即可恢復(fù)正常測量。數(shù)字萬用表的自動關(guān)機(jī)電路如圖6.0所示。電路由9v疊層電池e、電源開關(guān)s、電解電容器c1、電壓比較器、npn型晶體管vt1、pnp型晶體管vt2和電阻r1等所組成。其中，r1和c1在電路中起到定時作用，運(yùn)放tl061接成電壓比較器，vt1為推動管，vt2起開關(guān)作用。圖6.0 自動關(guān)機(jī)電路7、測量電路7.1直流電壓測量電路利用電阻分壓器可將基本量程為200mv 的表擴(kuò)展成五量程直流數(shù)字電壓表，五個電壓量程分別是200mv、2v、20v、200v、1000v.詳圖r21-r2

23、6 為分壓電阻，均采用誤差為±0.5%的精密金屬膜電阻.分壓器的總阻值為1m，各檔的分壓比由量程選擇開關(guān)s2 來控制.需要說明兩點(diǎn)：(1)為節(jié)省數(shù)字萬用表中的元件，通常是借用多量程直流數(shù)字電壓表的分壓電阻作為數(shù)字歐姆表的標(biāo)準(zhǔn)電阻.對dt9205a 而言，直流電壓為5 檔，電阻卻為6 檔，因此至少需用6 只分壓電阻.鑒于200mv 檔分壓電阻達(dá)9.0m，選用配對電阻r21 和r22，二者串聯(lián)可獲得9.0m的高阻.1000v 檔分壓電阻值應(yīng)為1k（r26），該檔的分壓比為1k/10m=1/10000,r65 還兼作200檔的標(biāo)準(zhǔn)電阻.（2）各電壓檔的輸入電阻均為10m.這是考慮到icl7

24、106 的輸入電阻rin=1010=10000m（典型值），在設(shè)計多量程數(shù)字電壓表時，一般選儀表的輸入電阻rin=0.001rin=10m，使rinrin，故可完全忽略rin 對信號的分流作用. 7.2直流電流測量電路當(dāng)被測電流iin 流過分流電阻時可產(chǎn)生電壓降，以此作為200mv 基本表的輸入電壓vin，即可實(shí)現(xiàn)i/v 轉(zhuǎn)換，利用數(shù)字電壓表顯示出被測電流的大小.再通過量程選擇開關(guān)擴(kuò)展成多量程直流數(shù)字電流表.dt9205a 的4 個dca 量程依次是：2ma、20ma、200ma、和20a 檔單獨(dú)使用一個輸入插孔，不經(jīng)過選擇開關(guān).分流器由r60-r63 及rcu 組成，總阻值為1k.其中，r6

25、1-r63 選用精密金屬膜電阻（誤差為±0.3%）.因20a 的工作電流很大，故分流電阻使用一根錳銅絲電阻，其冷態(tài)阻值用電橋校準(zhǔn)為0.01. 7.3交流電壓測量電路該表采用平均值響應(yīng)的ac/dc 轉(zhuǎn)換電路，5 個交流電壓量程依為200mv、2v、20v、200v、750v（有效值）.現(xiàn)將最高量程定為750v，是因?yàn)榱砍踢x擇開關(guān)（轉(zhuǎn)盤上的觸片開關(guān)）s2 的耐壓值為1000v，該檔的最大峰值電壓vp= 2× 750=1060v，同1000v 已經(jīng)很接近.測量交流電壓時仍借用直流電壓檔的分壓器.利用低漂移雙運(yùn)放tc2904 中的一組運(yùn)放二極管d03，組成平均值響應(yīng)的線性半波整流電

26、路.這種電路可避免二極管在小信號整流時引起的非線性誤差，使輸入電壓vin（rms）與輸出電壓v0（平均值）成線性關(guān)系，適于測量0-200mv 的弱交流電壓.對半波整流而言，正弦波電壓有效值與平均值的關(guān)系為vrms=2.22v.這就要求電路的電壓放大倍數(shù)必須大于2.22倍，才有調(diào)整的余量.電路中的r29、r30 是負(fù)反饋電阻，可將ic3 偏置在線性放大區(qū)，同時控制運(yùn)放的增益.現(xiàn)取r29=r30=100k，ic3 同相端的輸入電阻r31=100k，故電壓放大倍數(shù)為kv=1+(r29+r30)/r31=1+(100k+100k)/100k=3>2.22(倍)（7.1）上式所得符合電路設(shè)計要求.

27、需要注意的是ic3b 作同相放大器使用，目的在于提高其輸入阻抗，減小對輸入信號的衰減.盡管tc2904 屬于低漂移運(yùn)放，但考慮到ac/dc 轉(zhuǎn)換器的輸入電壓很弱，即使漂移電壓很小，也可能造成測量誤差，因此，需通過c10 和c11 起隔直作用，不讓直流成分（包括ic3 的漂移電壓）進(jìn)入整流濾波電路.在正半周時d03 導(dǎo)通，d04 截止，ic3 的輸出電流途經(jīng)c10d03r29r40vr2地（com 端），并經(jīng)過r28 對c09 進(jìn)行充電.負(fù)半周時d05 導(dǎo)通，d03 截止，電流途經(jīng)地vr2r40d04c105ic3.此時c09 緩慢地放電，放電時間常數(shù)t=rinc6.rin是tsc7106 的輸

28、入電阻，其阻值極高，典型值達(dá)1010，故可認(rèn)為c09 兩端電壓仍維持不變.由r28 和c09 組成的平滑濾波器可濾掉交流紋波，高頻干擾信號則由r37、c12 構(gòu)成的高頻濾波除，從而獲得穩(wěn)定的平均值電壓v0.再由icl 7106 對v0 進(jìn)行a/d 轉(zhuǎn)換.vr2 是交流電壓檔的校準(zhǔn)電位器，調(diào)整vr2 可使整個ac/dc 轉(zhuǎn)換器的電壓放大倍數(shù)為2.22 倍，令儀表直接顯示出被測電壓的有效值.r6 在電路中起保護(hù)作用.負(fù)半周時，d04 為反向電流提供通路，c13 是運(yùn)放的頻率補(bǔ)償電容.r29和c13 還為d05 提供一個合適的偏置電壓，以減小ac/dc 轉(zhuǎn)換器對小信號進(jìn)行放大時的波形失真.7.4交流

29、電流測量電路在直流電流檔的基礎(chǔ)上再增加ac/dc 轉(zhuǎn)換電路，就構(gòu)成量程交流數(shù)字電流表，其原理不贅述.7.5電阻測量電路采用比例法測量電阻.此時需將原來的基準(zhǔn)電壓電路斷開，icl7106 內(nèi)部的2.8v 基準(zhǔn)電壓源經(jīng)過r64、d15，提供測試電壓vtest=vd100.7v.標(biāo)準(zhǔn)電阻r0（即電路中的r21-r26）正溫度系數(shù)熱敏電阻ptc，與被測電阻rx 構(gòu)成串聯(lián)電路.以r0 上的壓降作為7106 的基準(zhǔn)電壓，rx 上的壓降則作為7106 的輸入電壓.因?yàn)関rx/vr0=rx/r0,所以，rx=r0/vr0*vrx=r0/vr0*vin (7. 2)式中，比值r0/vr0 為一定值，因此rx 僅

30、與vrx（即vin）成正比，這就是比例法測量電阻的原理.電阻檔的保護(hù)電路由晶體管q3（9013）和正溫度系數(shù)熱敏電阻ptc 以及限流電阻r08 所組成.這里是將q3 的集電結(jié)短接，利用其發(fā)射結(jié)反向電壓約為5.8-78v 的特性，代替穩(wěn)壓管作過壓保護(hù).ptc 則是過流保護(hù)元件.當(dāng)不慎誤用電阻檔測量220v 交流電壓時，電壓經(jīng)ptc 加到q3 上，使q3 反向擊穿（軟擊穿）.由于ptc 的初始電阻很低，常溫下僅550，所以它上面通過的電流很大，使ptc 迅速發(fā)熱，電阻值急劇增大，對q3 起到限流保護(hù)作用，使之不會轉(zhuǎn).從而擊穿而燒毀，進(jìn)而保護(hù)了icl7106不致?lián)p壞.具體講，在交流電壓的正半周，q3

31、 反向擊穿，將vref-com 之間的電壓箝位于6v 左右.在負(fù)半周，q3 正向?qū)?，又把vref-com 之間的電壓箝制在0.6-0.7v 左右.需要說明的是，220v 電壓雖可通過r08，加至in+端，但由于r08 的阻值（im），能將輸入電流限制在220ua 以內(nèi)，加之icl7106 的模擬輸入端內(nèi)部設(shè)有過壓保護(hù)電路，可承受1000v 的瞬間電壓，因此只要保護(hù)電路正常動作，就不會損壞芯片.綜上所述，ptc 和q3 的保護(hù)作用可歸納成兩條，一是為220v 交流電源的電流提供一條通路，使之不流入icl7106中；二是對vref-com 之間的電壓進(jìn)行箝位.in+端主要由r08 作限流保護(hù).為

32、了抑制外界干擾信號，同時也降低q3 在反向擊穿時產(chǎn)生的器聲電壓。7.6二極管和蜂鳴器檔利用7106 內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓源e.向被測二極管提供2.8v 的測試電壓，使正向接法的二極管導(dǎo)通，正向工作電流if1ma.導(dǎo)通壓降vf 經(jīng)過r21、r22 構(gòu)成的分壓器再衷減10 倍之后，就作為7106 的輸入電壓.此時基準(zhǔn)電壓vref 仍為100.0ma，但儀表量程已擴(kuò)展為2v，故可顯示出被測二極管的正向壓降vf 值.該檔還用來檢查線路的能斷，亦可稱之為蜂鳴器檔.9205a 的原理圖中的ic3作電壓比較器使用，其同相輸入端（腳3）加參考電壓v3，容易求出v3=r39/(r38+r39)*e=30k/(2m+3

33、0k)*28=0.064v(7.3)反相輸入編（腳2）則施以比較電壓v2，設(shè)二極管d3 的導(dǎo)通壓降vd3=0.7v，未接rx 時v2=(r34+r372)/(r14+r35+r34+r37)*(e0*vd3)=(900k+100k)/(100+2k+900k+100k)*(2.8-0.3)2.1v (7.5)由于v3v2，故比較器在常態(tài)下輸出低電平.當(dāng)v/插口與com 插口之間接被測線路電阻rx 時，若rx70（例如設(shè)rx=60）時，腳2 的電壓變成（忽略r34 和r37 的并聯(lián)影響）v2=rx/(r14+r35+rx)*(e0-vd3)=60/(100+2k+60)*(2.8-0.7)=0.058v(7.6)因?yàn)関2v3，所以比較器翻轉(zhuǎn)，ic3a 輸出高電平.二極管檔的保護(hù)電路由d7、d8和r35 組成，q4、r14、r15、r16及陶瓷晶片組成的音頻振蕩電路，由ic3a 組成的電壓比較器翻轉(zhuǎn)輸出大于2.6v 的電壓時，陶瓷晶片發(fā)出聲響以表示被測線路接通.當(dāng)rx70時，蜂鳴器不發(fā)聲。需要說