1、共享者：F-0題目 數字萬用表的設計 班級 學號 姓名 指導 時間 2013年7月3號 景德鎮陶瓷學院0姓名 _ 班級 _ _ 指導老師 設計課題： 數字萬用表的設計與原理設計任務與要求 本課題是設計一個數字萬用表的電路，這款表可用來測量直流電壓，交流電壓、直流電流、交流電流、電阻、電容、頻率、溫度、占空比、三極管、二極管、及通斷測試；同時還設計有單位符號和模擬條顯示、數據保持、最大最小測量、相對值測量、自動手動量程轉換、自動斷電及報警功能。 數字萬用表有直流電壓測量電路、交流電壓測量電路、直流電流測量電路和電阻測量電路。 當被測直流電流通過電阻時，產生相應的電壓降，送入輸入端。被測電流越大則

2、電壓降越大。最大電流乘以檔位電阻均相同，保證相應的電壓降不會超出定值200mV。交流電流測量輸入端的測量原理同直流電流測量電路，只是它的輸出要轉換電路，變成直流電壓后再進入輸入端，去LCD顯示。交直流的20A檔通過一個0.01粗的銅導線分流，以免大電流燒壞電路。1，用簡單的電路圖繪圖軟件繪出整體電路圖，在電路圖中加上自己的班級名稱、學 號、姓名等信息；,2，對整體電路原理進行完整功能描述；3，列出標準的元件清單；設計步驟1、 查閱相關資料，開始撰寫設計說明書；2、 先給出總體方案并對工作原理進行大致的說明；3、 依次對各部分分別給出單元電路，并進行相應的原理、參數分析計算、功能以及與其他部分電

3、路的關系等等說明；4、 列出標準的元件清單；5、 總體電路的繪制及總體電路原理相關說明；6、列出設計中所涉及的所有參考文獻資料。設計說明書字數不得少于3000字。參考文獻【1】秦曾煌 . 電工學簡明教程（第二版） 高等教育出版社 2007【2】孫麗霞 . 電子技術實踐及仿真    高等教育出版社   1999 【3】沙占友 . 數字萬用表電路圖集 人民教育出版社 2001【4】康華光 . 數字電子技術基礎    高等教育出版社   1999

4、60;【5】夏路易 . 電路原理圖與電路板設計教程    北京希望電子出版社   2002 【6】翁飛兵 . 電子技術實踐教程 國防科技大學出版社 20031目錄1、 總體方案與原理說明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42、 直流電壓測量電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . .53、 交流電壓測量電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64、 直流電流測量電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75、 電阻測量電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86、 總體電路原理相關說明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97、 總體電路原理圖. . . . . . . .

6、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .108、 元件清單；. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119、 參考文獻. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1210、設計心得體會. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7、 . . . . . . . . . . . . . 1321、總體方案與原理說明 數字萬用表電路設計包括復位電路、震蕩電路、ADC輸入、被測量顯示。復位電路用來清零進行下一次的測量；震蕩電路用來消除一些外來干擾，使電路工作更加穩定；ADC輸入則是將輸入量進行AD轉換；測量顯示就是顯示測量的數值。 數字萬用表的組成包括顯示器、電源開關、晶體管插孔、轉換開關、輸入插座等。可用以直流電壓、交流電壓、直流電流、交流電壓測量，也可用以檢查半導體二極管的導電性能，并能測量晶體管的電流放大系數等。只要輸入被測量，通過電阻、電流、電壓參數轉換電路即可測出被測量。1.測直流電流原理在表頭上并聯一個適當的電阻（

8、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。2.測直流電壓原理在表頭上串聯一個適當的電阻（叫倍增電阻）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。3.測交流電壓原理因為表頭是直流表，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表頭，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。4.測電阻原理在表頭上并聯和串聯適當的電阻，同上串聯一節電池，使電流通過被測電阻，根據電流的大小，就可測量出電阻值。改變分流電阻的阻值，就能改變電阻的量程。以下為數字萬用表原理方框

9、圖：2、直流電壓測量電路直流電壓的測量：將萬用表的一個轉換開關置于交、直流電壓擋，另一個轉換開關置于直流電壓的合適量程上，且“+”表筆（紅表筆）接到高電位處，“-”表筆（黑表筆）接到低電位處，即讓電流從“+”表筆流入，從“-”表筆流出。若表筆接反，表頭指針會反方向偏轉，容易撞彎指針。3、交流電壓測量電路在基準數字電壓表頭前面加一級分壓電路（分壓器），可以擴展直流電壓測量的量程。如圖，U0為電壓表頭的量程（如200mV），r為其內阻，r1、r2 為分壓電阻，U10 為擴展后的量程。由于r<<R，所以分壓比為U0/U10=r2/(r1+r2) 擴展后的量程為U10=(r1+r2)U0/

10、r2 圖為交流電壓測量圖，要測量交流電壓必須有二極管，如圖D。二極管只允許一個方向的電流通過，反向電流不能通過。被測交流電壓也是加在“+”、“-”倆端。4、直流電流測量電路一種直流電流檢測電路，具有：零相變流器，串聯連接在分壓電阻上， 通過插過電源線來磁性方式地檢測各電源線的電流差，并根據該電流差產生 的磁場變化而改變自阻抗；比較電壓值生成電路，根據該零相變流器的阻抗 變化，基于所述零相變流器以及所述分壓電阻間分壓的電壓值生成比較電壓 值；以及控制電路，根據該比較電壓值生成電路生成的比較電壓值，檢測當 前的直流電流值； 其特征在于，該直流電流檢測電路具有： 偏移用電線，與所述零相變流器插過；以

11、及 偏移電流產生電路，在受所述零相變流器的磁滯特性的影響，難以基于 所述比較電壓值檢測準確的直流電流值的電流范圍內，為了可基于所述比較 電壓值來檢測直流電流值，而在所述偏移用電線內產生偏移電流； 所述控制電路根據所述比較電壓值生成電路生成的比較電壓來值檢測電 流值，根據該電流值以及所述偏移電流部分的電流值計算直流電流值，將該 直流電流值作為當前的直流電流值來檢測。被測電流從 “+”、“-”倆端進出，改變轉換開關的位置可改變分流器的電阻，從而改變電流量程。如圖，根據歐姆定理，用合適的取樣電阻把待測電流轉換為相應的電壓，再進行測量。由于r<<R，取樣電阻R上的電壓降為 U=I

12、R 即被測電流 I=U/R5、電阻測量電路 數字萬用表的20020M各檔測量電路如圖所示，這是一種采用比例法測量電阻的電路。該電路共設6個檔位（200、2k、20k、2M和20M）.Rx為被測電阻，R42R47,為標準電阻（R0），被測電阻Rx經過正溫度系數（PTC）熱敏電阻與標準電阻串聯。基準電壓E0（典型值為2.8V）由ICL7106提供，通過R39、VT2分壓，利用VT2正向導通壓降（約0.65V）作為測試電壓。根據ICL7106提供，通過R39、VT2分壓，利用VT2正向導通壓降（約0.65V）作為測試電壓。根據ICL7106的A/D轉換成比例度數的特性，當Rx兩端電壓等于標準電阻兩端

13、的電壓時，亦即VIN=VREF時數字式表頭顯示為“1000”。所以RX=RO·VIN/VHO，從而實現了/V轉換。 測量電阻時要接入電池，被測電阻也要接在“+”、“-”倆端。被測電阻愈小，電流愈大，因此指針的偏轉角愈大。測量前要先將“+”、“-”倆端短接，看指針是否偏轉最大而指在零，否則應轉動零歐姆調節電位器進行調整。 由穩壓管ZD提供測量基準電壓，流過標準電阻  R0 和被測電阻R x的電流基本相等（數字表頭的輸入阻抗很高，其取用的電流可忽略不計）。6、總體電路原理相關說明數字萬用表由以下幾部分功能組成，復原電路、震蕩電路、ADC輸

14、入、被測量顯示、ADC使能控制。復位電路用來清零進行下一次的測量；震蕩電路用來消除一些外來干擾，使電路工作更加穩定；ADC輸入則是將輸入量進行AD轉換；測量顯示就是顯示測量的數值。有一點我們特別要注意，就是要注意電路的保護，無論測試還是使用，都應當注意數字萬用表電路的保護。一般測量的電壓電流超過量程范圍易造成電路的損壞如在交流20V檔位測量市電，很易引起數字萬用表交流放大電路損壞，使萬用表失去交流測量功能。在測量直流電壓時，所測電壓超出測量量程，同樣易造成表電路故障。在測量電流時如果實際電流值超過量程，一般僅引起萬用表內的保險絲燒斷，不會造成其它損壞。所以在測量電壓參數時，如果不知道所測電壓的

15、大致范圍，應先把測量檔置于最高檔，通過測量其值后再換檔測量，以得到比較精確的數值。如果所要測量的電壓數值遠超出萬用表所能測量的最大量程，應另配高阻測量表筆。如檢測黑白彩電的第二陽極高壓及聚焦高壓。7、總體電路原理圖注：顯示部分不在本設計中，故在總體原理電路圖中未畫出。相關元件的參數在圖中已給出，不另作說明。8、元件清單元器件大小數目元器件大小數目R100,991R18220K1R891R19220K1R201001R12220K1R219001R13220K1R229K1R14220K1R23117K1R15220K1R24117K1R34701R25117K1R41M1R26274K1R32

16、1.5-2.0K1R27274K1C1100nF1R51K1C2100nF1R73K1C3100nF1R430K1C4100nF1R30150K1C5100nF1R35200K1C6100nF1R1100K 1D31N40071R4100K1Q190131導線若干個電源220V1 139、參考文獻【1】秦曾煌 . 電工學簡明教程（第二版） 高等教育出版社 2007【2】孫麗霞 . 電子技術實踐及仿真    高等教育出版社   1999 【3】沙占友 . 數字萬用表電路圖集 人民教育出版社 2001【4】康華光 .

17、數字電子技術基礎    高等教育出版社   1999 【5】夏路易 . 電路原理圖與電路板設計教程    北京希望電子出版社   2002 【6】翁飛兵 . 電子技術實踐教程 國防科技大學出版社 200310、 設計心得體會作為理工科的學生，認識和理解電路圖的能力是我們必須掌握的，經過此次查閱相關資料，設計數字萬用表電路圖，對基本的電路設計方式、方法有所了解。掌握了基本的設計技巧和繪制電路圖的能力，學會了使用EWB中文版繪圖軟件。此次電工電子技術課程設計之所以選擇數字萬用表的設計是因為高中對萬用表有所了解，同時，本學期在物理實驗課時有用到數字萬用表，相對來說對數字萬用表的認知程度要深一些。通過這次的電子電工課程設計，讓我對萬用表有