電子測量大作業(yè)

1、課程設計報告一、設計任務及要求設計一款多用型數字電壓表，要求可用它來測量直流/交流電壓、電阻、電容及電流的大小并數字顯示，選定設計的元器件各參數值，計算確定多用型數字電壓表測量的量程。設計電路原理圖實現之并上交設計報告。二、方案設計采用ICL7107是31/2位雙積分型A/D轉換芯片下面是這款芯片的特點： ICL7107是31/2位雙積分型A/D轉換器，屬于CMoS大規(guī)模集成電路，它的最大顯示值為士1999，最小分辨率為100uV，轉換精度為0.05士1 個字。 能直接驅動共陽極LED數碼管，不需要另加驅動器件，使整機線路簡化，采用士9V一組電源供電，并將第21腳的GND接第30腳的IN 。

2、在芯片內部從V+與COM之間有一個穩(wěn)定性很高的2.8V基準電源，通過電阻分壓器可獲得所需的基準電壓VREF 。 能通過內部的模擬開關實現自動調零和自動極性顯示功能。 輸入阻抗高，對輸入信號無衰減作用。 整機組裝方便，無需外加有源器件，配上電阻、電容和LED共陽極數碼管，就能構成一只直流數字電壓表頭。 噪音低，溫漂小，具有良好的可靠性，壽命長。 芯片本身功耗小于15mw（不包括LED）。 不設有一專門的小數點驅動信號。使用時可將LED共陽極數數碼管公共陽極接V+. 可以方便的進行功能檢查。設計方案原理圖如下：三、數字萬用表的電路圖 總體電路：注：由于proeWildfire 5.0中AC-DC轉

3、換器不能工作所以我在Multisim中仿真的。這是AD顯示電路，通過這個電路我們可以顯示出我們測量的數值。電路圖中，僅僅使用一只 DC9V 電池，數字電壓表就可以正常使用了。按照圖示的元器件數值，該表頭量程范圍是±200.0mV。當需要測量 ±200mV 的電壓時，信號從 V-IN 端輸入，當需要測量 ±200mA 的電流時，信號從 A-IN 端輸入，不需要加接任何轉換開關，就可以得到兩種測量內容。直流電流測量電路在有了一只數字電壓表(數字面板表)之后按照上面的圖示

4、，給它配置一組分流電阻，就可以實現多量程數字電流表，分檔從 ±200uA 到 ±200mA 。直流電壓測量電路與多量程電流表對應的是經常需要使用多量程電壓表，按照上圖配置一組分壓電阻，就可以得到量程從 ±200.0mV 至 ±1000V 的多量程電壓表。測量電阻與測量電流或者電壓一樣重要，俗稱“三用表”，利用數字電壓表做成的多量程電阻表，采用的是“比例法”測量，因此，它比起指針萬用表的電阻測量來具有非常準確的精度，而且耗電很小，下圖示中所配置的一組電阻就叫“基準電阻”，就是通過切換各個接點得到不同的基準電阻值，再由 Vref 電壓與被

5、測電阻上得到的 Vin 電壓進行“比例讀數”，當 Vref  Vin 時，顯示就是 Vin/Vref*1000=1000 ，按照需要點亮屏幕上的小數點，就可以直接讀出被測電阻的阻值來了。   下面的就是測電阻的電路圖：電阻測量電路其實，測交流電流和電壓就是講輸入的量經過一個AD-DC的轉換器，所以只是在上面的測直流的電路圖中加了一個AD-DC的轉換器，其測量范圍沒有改變。因為此圖在proeWildfire 5.0中無法運行所以只能在Multisim中實行了。下面的圖一是proeWild

6、fire 5.0，圖二是Multisim12.0圖一proeWildfire 5.0圖二Multisim12.0電容的測量電電路電容檢測電路四、數字萬用表的每個模塊電路圖原理，電路顯示1、直流電流測量電路原理及電路顯示在表頭上并聯一個適當的電阻（叫分流電阻）進行分流，就可以擴展電流量程。改變分流電阻的阻值，就能改變電流測量范圍。即當R4=9k，R10=900，R11=90，R13=9，R12=0.9時測量范圍0-20uA，0-200 uA，0-2mA，0-20mA，0-200mA。如圖電路顯示：單輸入電壓1uA時顯示1.010uA2、直流電壓測量電路原理及電路顯示在表頭上串聯一個適當的電阻（叫

7、倍增電阻）進行降壓，就可以擴展電壓量程。改變倍增電阻的阻值，就能改變電壓的測量范圍。即當R9=9M,R8=900K,R7=90K,R6=9K,R5=1K時，測量范圍為0-200mV，0-2V,0-20V,0-200V,0-1000V.如圖電路顯示：單輸入電壓1v時顯示1v3、電阻測量電路原理及電路顯示測量電阻與測量電流或者電壓一樣重要，俗稱“三用表”，利用數字電壓表做成的多量程電阻表，采用的是“比例法”測量，因此，它比起指針萬用表的電阻測量來具有非常準確的精度，而且耗電很小，下圖示中所配置的一組電阻就叫“基準電阻”，就是通過切換各個接點得到不同的基準電阻值，再由 Vref 

8、電壓與被測電阻上得到的 Vin 電壓進行“比例讀數”，當 Vref  Vin 時，顯示就是 Vin/Vref*1000=1000 ，按照需要點亮屏幕上的小數點，就可以直接讀出被測電阻的阻值來了。即R15=9M，R16=900K，R17=90 K，R18=9 K,R19=0.9 K,R20=0.1 K時，測量范圍0-20M，0-2M，0-200K，0-20 K，0-2 K，0-0.2 K電路如下：電路顯示：單輸入電壓1k時檔位在2 K時顯示1.019k，有一定的誤差。4、交流電流電路測量電路原理及電路顯示因為芯片IC

9、L7107只能識別DC量，所以測量交流時，需加裝一個并、串式半波整流電路，將交流進行整流變成直流后再通過芯片ICL7107進行顯示，這樣就可以根據直流電的大小來測量交流電壓。擴展交流電壓量程的方法與直流電壓量程相似。所以只需要加上一個AD-DC的電路就行了。參數計算來自課本，R1=10.0K，R2=10.0K，R3=10.0K，R4=5.0K，R5=10.0K，R6=2.50K，R7=5.0K如圖：數據顯示：當輸入1khz的正弦波時產生的波形如下，符合我們的設計要求，所以可以實現我們對交流電壓電流的測量。5、電容測量電路原理及電路顯示本電路由文氏橋振蕩電路、反向比例運算電路、C/ACV轉換電路

10、、帶通濾波器四個部分組成。由文氏橋振蕩電路輸出固定頻率的正弦波，經過反向比例運算電路作為緩沖電路，作用于被測電容Cx，通過C/ACV電路轉換交流電壓信號，再通過帶通濾波器輸出固定頻率的交流信號，因此輸出交流電壓的幅值正比于電容Cx容量。在測量電容量時，文氏橋振蕩電路所產生400Hz正弦波電壓，經過反相比例運算電路作為緩沖電路，作用于被測電容Cx；通過C/ACV轉換電路將Cx轉換為交流電壓信號，再經二階帶通濾波電路濾掉其他頻率的干擾，輸出是幅值與Cx成比例的400Hz正弦波電壓。電容測量電路的輸出電壓作為AC/DC轉換電路的輸入信號，轉換為直流電壓；再由A/D轉換電路轉換為數字信號，并驅動液晶顯

11、示器，顯示出被測電容的容量值。測量范圍分為2nF，20nF,200nF,2F,20F五檔通過縝密的計算，C1=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 電路圖如下：  顯示：五、總結本次課程設計,我通過圖書與網上的關于此課題的資料，經過整理篩選后，取其中我需要的，建立了一個大概的模型，然后通過這個學期所學的模電知識逐步擴展,形成了這個網絡，由于畢竟學的知識不深 ,時間比較緊迫，難免會有漏洞。通過這次課程設計，我覺得它很好的把這學期所學的知識，有效的整合了起來，對所學的指導的初步應用有了大概的了解，這對于以后的工作有很大的幫助。 1、通過這次課程設計，加強了我們動手、思考和解決問題的能力。 2、我沉得做課程設計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學習并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內容有限，所以在這次課程設計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認識。 3、平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設計，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些電