三用表設(shè)計報告

三用表的設(shè)計班級：10101901學(xué)號：1010190108姓名：馬愛華日期：2012年5月2日已知參數(shù)：1．任務(wù)條給定參數(shù)A．直流電流檔的引入電流I引=0.18mAB．測量機構(gòu)總阻值Rg=4.7kΩ2．公共參數(shù)A.測量機構(gòu)的電流靈敏度：滿刻度電流Ig=50uAB．DC．A：：2.5級1mA10mA5AC．DC．V：：2.5級2.5V10V250V輸入阻抗為：1/Ig=20KΩ/VD．AC．V：5.0級D10V50V250V1000V輸入阻抗為；4KΩ/v整流系數(shù)為：0.441，二極管正向電阻為：600Ω交流調(diào)節(jié)電阻為2K～3KE．DΩ．：2.5級×1×10×100（擴展量程×1K）電阻中心值：22ΩΩ工作電池：1.6～1.2V二、各量程的元件參數(shù)設(shè)計：1．DC。A量程的元件參數(shù)設(shè)計和分電路調(diào)試圖：元件參數(shù)：分流電阻計算公式分流電路如圖所示，設(shè)測量機構(gòu)內(nèi)阻為Rg，電流靈敏度Ig，擴大的電流量程為I。只要并聯(lián)上分流電阻RsRs=IgRg/(I－Ig)=Rg/(I/Ig－1)=Rg/(n－1)則分流比n為n=I/Ig(2)多量程直流電流表的計算一個多量程環(huán)形分流式直流電流表如圖所示已知表頭內(nèi)阻Rg=4.7kΩ,電流靈敏度為Ig=50uA,擴大的電流量程為I1，I2，I3，I引，其值分別為5A,10mA,1mA,0.18mA計算各分流電阻R1，R2，R3，R4過程如下：當電流為I引時Rs=R1+R2+R3+R4=IgRg/(I引－Ig)當電流為I3時R1+R2+R3=Ig(Rg+R4)/(I3－Ig)當電流為I2時R1+R2=Ig(Rg+R3+R4)/(I2－Ig)R1=Ig(Rg+Rs)/I1R4=Rs－(R1+R2+R3)代入數(shù)據(jù)：R1=0.065ΩR2=32.475ΩR3=292.86ΩR4=1482.6Ω經(jīng)調(diào)試，參數(shù)可選用R1=0.065ΩR2=32.475ΩR3=292.86ΩR4=1482.6Ω2．DC。V量程的元件參數(shù)設(shè)計和分電路調(diào)試圖：元件參數(shù)：直流電壓的分壓電阻如圖設(shè)表頭內(nèi)阻為Rg，電流靈敏度為Ig，則表頭的壓降為Ug=IgRg，擴大電壓量程的分壓電阻R=（2）多量程直流電壓表的計算已知表頭內(nèi)阻Rg=4.7kΩ,電流靈敏度為Ig=50uA,擴大的電壓量程為U1,U2,U,其值分別為2.5V,10V.250V計算分壓電阻R1,R2,R3過程如下：R1=U1/Ig－RgR2=U2/Ig－(Rg+R1)R3=U/Ig－(Rg+R1+R2)代入數(shù)據(jù):R1=45.3kΩR2=150kΩR3=4800kΩ經(jīng)調(diào)試，實驗參數(shù)可選用R1=45.3kΩR2=150kΩR3=4800kΩ3．AC。V量程的元件參數(shù)設(shè)計和分電路調(diào)試圖：元件參數(shù)：1．半波整流的AC/DC轉(zhuǎn)換器用磁電系測量機構(gòu)測量交流電量時，必要有將交流轉(zhuǎn)換成直流的AC/DC轉(zhuǎn)換器。指針式三用表中常用的AC/DC轉(zhuǎn)換器是二極管整流電路，而且常用半波整流電路。如圖:當被測量是正弦量時，有I0=Im/π=0.318Im式中Im是正弦量的峰值電流，折算成被測量的有效值為I，則有I=0.717Im設(shè)I/I0=(0.707Im)/(0.318Im)=2.22則I=2.22I0考慮到半波整流時的損耗，可取I=2.3I0，則有I0=I/2.3=0.435I02、交流電壓的分壓電阻交流的分壓電阻計算與直流相似，可：根據(jù)給定的交流電壓靈敏度,即輸入阻抗Z=4kΩ/V,計算出交流引入電流（二極管前）I=1/Z由交流引入電流I計算Ik=I×0.435計算分流電阻R=IgRg/(Ik－Ig)可調(diào)電阻RP由經(jīng)驗取輸入阻抗Z的一半，即2kΩ計算U0=Ug+URP+UVD1,式中，Ug時測量機構(gòu)內(nèi)阻Rg上的電壓，URP是電位器RP上的電壓，UVD1是二極管VD1上的電壓，硅管UVD1=0.65V各分壓電阻R1=（U1－U0）/IR2=（U2－U1）/IR3=（U3－U2）/IR4=（U4－U3）/I圖中C為濾波電容，約為5uF，防止整流后的脈動波形使表的指針不停小幅度擺動，VD2為保護二極管，兩個二極管正向電阻均為600Ω（由于Multisim7軟件只提供理想二極管，所以采用串連一個600Ω的電阻進行等效）代入數(shù)據(jù)：I=0.25mAIk=0.10875mAR=4kΩU0=0.885VR1=36.46kΩR2=160kΩR3=800kΩR4=3000kΩ（RD1=RD2=600Ω）經(jīng)調(diào)試，實驗參數(shù)可以選用R=4kΩR1=36.46kΩR2=160kΩR3=800kΩR4=3000kΩ（RD1=RD2=600Ω）4．Ω量程的元件參數(shù)設(shè)計和分電路圖：元件參數(shù)：歐姆檔基本電路分位器RRP觸點移到b點時E=1.6V（分流電阻小，分流電流大），此時分流電阻為Rb。電位器RP觸點移到a點時E=1.2V（分流電阻大，分流電流?。?，此時分流電阻為Rb+RRP。當E為標準電壓（E=1.5V）時，電位器Rp觸點在Rp中間。2.調(diào)零支路電阻Rb和Rp的計算：各檔電阻中心值：如R×1的電阻中心值RZ1=22ΩR×10的電阻中心值RZ2=220ΩR×100的電阻中心值RZ3=2200Ω以電阻測量值最大的一檔電阻中心值RZ3計算E不同時的電流，它能滿足其它檔的要求：如RZ3=2200Ω時（b點）Imax=1.6V/2200Ω=727μA（a點）Imin=1.2V/2200Ω=545μA（c點）I標=1.5V/2200Ω=682μA當已知流過表頭滿刻度電流為Ig=50uA，表頭總內(nèi)阻為Rg=4.7kΩ時：

A．計算RW指在a點時的總分流電阻Rb+Rp：

Rb+Rp=IgRg/（Imin—Ig）

B．計算Rp指在b點時的分流電阻Rb：

Rb=（Rb+Rp）Imin/Imax

C．Rp=（Rb+Rp）—Rb代入數(shù)據(jù)：Rb=0.3559kΩRRP=0.11885kΩ(3)串聯(lián)電阻Rd的計算：串聯(lián)電阻Rd是由低壓高倍率的電阻中心值RZ3決定的。因為電位器RW是變數(shù)，設(shè)RW在中間為?RW，接入Rd后，該檔的總內(nèi)阻同樣要等于電阻中心值RZ3，因此有：代入數(shù)據(jù)：Rd=1.818kΩ(4)各倍率電阻的計算如下圖：（1）

設(shè)R16為中心電阻RZ1=22Ω時的并聯(lián)電阻，考慮電池內(nèi)阻r0一般為0.9～1.1Ω,從端口看：RZ1—r0=RZ3//R16則有R16=（RZ1—r0）RZ3/[RZ3—（RZ1—r0）]（2）

設(shè)R17為中心電阻RZ2=220Ω時的并聯(lián)電阻同樣有R17=（RZ2×RZ3）/（RZ3—RZ2）（3）

設(shè)R18為中心電阻RZ2=2200Ω時的并聯(lián)電阻則有R18=（RZ3×RZ3）/（RZ3—RZ3）=（RZ3×RZ3）/0=∞（4）設(shè)R1K為測量最高倍率檔（×1K）串聯(lián)電阻，由于其電阻中心值太大，至使靈敏度降低到端口短接（RX=0）時也無法調(diào)零，故需增加電源電壓。由于最高倍率檔電阻中心值RZ4=22KΩ,比高倍率檔還大10倍，因而電源電壓也高10倍，選電源EE為15V的層疊電池，見下圖。同時高倍率檔無分流電阻（R18=∞），可見最高倍率檔也無無分流電阻，工作電流與高倍率檔相同。則高倍率檔串聯(lián)電阻R1K=RZ4-RZ3-REE其中：為電源EE的內(nèi)阻REE為1KΩ。代入數(shù)據(jù)：R16=21.41ΩR17=244.44ΩR18=∞(開關(guān)掛空擋)R1k=18.8kΩ經(jīng)調(diào)試，參數(shù)可以選用Rb=0.3559kΩRp=0.11885kΩRd=1.818kΩR16=21.41ΩR17=244.44ΩR18=∞(開關(guān)斷開)R1k=18.8kΩ三、總線路圖：四、校驗圖及達到的精度等級：（1）DC.A校驗圖和校驗精度等級的表格：校驗圖校驗精度等級的表格：校驗電流測量值精確值絕對誤差最大精度等級5A量程5A0.050mA50uA00.6級(即為1級)＜2.5級，符合要求1.667A0.017mA16.7uA0.3uA3.33A0.033mA33.3uA0.3uA10mA量程10mA0.050mA50uA03.33mA0.017mA16.7uA0.3uA6.667mA0.033mA33.3uA0.3uA1mA量程1mA0.050mA50uA00.33mA0.017mA16.7uA0.3uA0.667mA0.033mA33.3uA0.3uA（2）DC．V校驗圖和校驗精度等級的表格：校驗圖:校驗精度等級的表格：校驗電壓測量值精確值絕對誤差最大精度等級2.5V量程2.5V0.050mA50uA00.6級（即為1級）＜2.5級符合要求0.833V0.017mA16.7uA0.3uA1.667V0.033mA33.3uA0.3uA10V量程10V0.050mA50uA03.333V0.017mA16.7uA0.3uA6.667V0.033mA33.3uA0.3uA250V量程250V0.050mA50uA083.333V0.017mA16.7uA0.3uA166.667V0.033mA33.3uA0.3uA(3)AC.V校驗圖和校驗精度等級的表格：校驗圖校驗精度等級的表格：校驗電壓測量值精確值絕對誤差最大精度等級10V量程10V0.049mA50uA1uA4級＜5級符合要求3.333V0.016mA16.7uA0.7uA6.667V0.032mA33.3uA1.3uA50V量程50V0.051mA50uA1uA16.667V0.017mA16.7uA0.3uA33.333V0.034mA33.3uA0.7uA250V量程250V0.052mA50uA2uA83.333V0.017mA16.7uA0.3uA166.667V0.034mA33.3uA0.7uA1000V量程1000V0.052mA50uA2uA333.333V0.017mA16.7uA0.3uA666.667V0.034mA33.3uA0.7uA(4)Ω校驗圖和校驗精度等級的表格：校驗圖：校驗精度等級的表格：電阻中心值測量電阻測量值精確值絕對誤差最大精度等級×122Ω22Ω0.026mA25uA1uA2級＜2.5級符合要求11Ω0.034mA33.3uA0.7uA66Ω0.013mA12.5uA0.5uA5.5Ω0.041mA40uA1uA110Ω8.777uA8.33uA0.447uA×10220Ω220Ω0.026mA25uA1uA110Ω0.034mA33.3uA0.7uA660Ω0.013mA12.5uA0.5uA55Ω0.041mA40uA1uA1100Ω9.001uA8.33uA0.671uA×1002200Ω2.2kΩ0.026mA25uA1uA1.1kΩ0.034mA33.3uA0.7uA6.6kΩ0.012mA12.5uA0.5uA550Ω0.040mA40uA011kΩ8.878uA8.33uA0.548uA×1k22kΩ22kΩ0.026mA25uA1uA11kΩ0.034mA33.3uA0.7uA66kΩ0.013mA12.5uA0.5uA5.5kΩ0.041mA40uA1uA110kΩ8.577uA8.33uA0.247uA五、元件、開關(guān)及功能表：表1：開關(guān)及其功能功能量程所需閉合開關(guān)(其余斷開)DC.A5AJ3、J1610mAJ3、J171mAJ3、J18DC.V250VJ4、J1010VJ4、J72.5VJ4、J11AC.V10VJ5、J13、J6、J250VJ5、J13、J9、J2250VJ5、J13、J8、J21000VJ5、J13、J12、J2Ω×1J1、J14、J19×10J1、J15、J19×100J1、J19×1kJ1、J20表2:歐姆檔調(diào)零步驟Ω量程閉合開關(guān)調(diào)零步驟×1J1、J14