实验十 多功能数字电表和万用表的设计(部分)(3)

2019-05-24 20:17

图17 交直流电压转换电路

图18 交直流电压转换简图

4、电阻测量电路(参考电压0~1V)

数字万用表中的电阻档采用的是比例测量法,其原理电路图见前面的图8,测量时我们拨动拨位开关K1-1,使Rint=470K,使参考电压的范围为0~1V。

如前所述: Rx=(N2/N1)*Rs N2=1000*Rx/Rs

当Rx=Rs时,数字显示将为1000,若选择相应的小数点位就可以实现电阻值的显示。若构成200Ω档,取Rs=100Ω,小数点定在十位上,即让dp3插孔接地,当Rx变化时,显示从0.1Ω~199.9Ω;若构成2KΩ档,取Rs=1KΩ,小数点定在千位上,即让dp3插孔接地,当Rx变化时,显示从0.001KΩ~1.999KΩ;其它档类推。

数字万用表多量程电阻档电路如图10所示,由上述分析给电阻参数的选择如下: R1=100Ω R2=1000-R1=900Ω R3=10K-R1-R2=9KΩ R4=100K-R1-R2-R3=90KΩ R5=1000K-R1-R2-R3-R4=900KΩ 图19中由正温度系数(PTC)热敏电阻R1与

图19

晶体管T组成了过压保护电路,以防误用电阻档去测高电压时损坏集成电路。当误测高电压时,晶体管T发射极将击穿从而限制了输入电压的升高。同时Rt随着电流的增加而发热,其阻值迅速增大,从而限制了电流的增加,使T的击穿电流不超过允许范围。即T只是处于软击穿状态,不会损坏,一旦解除误操作,Rt和T都能恢复正常。

5、三极管参数hFE的测量(参考电压100mV)

测量NPN管的hFE大小的电路如图20所示,三极管的固定偏置电阻由R37和R39组成,图19 多档电阻测试图

Vin=VXNO≈hFE*IB*R42= hFE*10uA*10Ω=0.1hFE(mV)

若表头为200mV的量程,则理论上测量范围为0~1999,但为了不出现较大误差,实际测量范围限制在0~1000之间,测量过程中可以让小数点消隐(即不点亮)。测量PNP管的hFE大小的电路如图21所示,原理和测量NPN管的hFE大小一样,所以不再赘述。

测量hFE时需注意以下事项:

(1)仅适用于测量小功率晶体管。这是因为测试电压较低同时测试电流较小的缘故。倘若去测大功率晶体管,测量的结果就与典型值差很大。

(2)当Vin≥200mV时,仪表将显示过载,应该立即停止测量。

调整R37可使基极电流IB=10uA, R42为取样电阻,这样输入直流电压表的电压为:

图20 NPN管测试电路 图21 PNP管测试电路

6、二极管正向压降的测量(参考电压1V)

进行二极管正向压降测试的电路图如图22,+5V经过R36,PTC向二极管提供5V的测试电压,使二极管D9导通,测试电流(即二极管正向工作电流)If≈1mA,导通压降Vf输入到IN+和IN-端,由于Vf的大小一般在0~2V之间,所以我们可以选择参考电压为1V,此时通过拨位开关选择Rint=470KΩ,这样可以直接测出Vf的值。如果想用200mV档测试,必需要对Vf分压才行,请同学们自己分析。

图22 二极管正向压降测试图

【实验内容与步骤】 一、实验仪组成简介

图23 DH6505实验仪的面板结构图

DH6505数字电表原理及万用表设计实验仪的面板结构图如图23所示,下面我们讲该模块的功能。

1、ICL7107模数转换及其显示模块,如图23中标示的“1”。 2、量程转换开关模块,如图23中标示的“2”。

3、交流电压电流模块,提供交流电压和电流,通过模块中的电位器进行调节。 4、直流电压电流模块,提供直流电压和电流,通过模块中的电位器进行调节。 5、待测元件模块,提供二极管、电阻、NPN三极管和PNP三极管各一个。

6、AD参考电压模块,提供模数转换器的参考电压,通过模块中的电位器进行调节。 7、参考电阻模块,提供可调参考电阻和可调待测电阻各一个。

8、交直流电压转换模块,把交流电压转换成直流电压,模块中有电位器进行调整。 9、电阻档保护模块,防止过压损坏仪器。 10、电流档保护模块,防止过流。

11、NPN三极管测量模块、PNP三极管测量模块、二极管测量模块。 12、量程扩展分压器a、b,分流器a、b,以及分档电阻模块。 二、数字电表原理实验 ◆ 直流电压的测量 (1)200mV档量程的校准

图24 直流电压测量接线图

1、拨动拨位开关K1-2到ON,其他到OFF,使Rint=47KΩ(注:拨位开关K1和K2,拨到上方为ON,拨到下方为OFF。)。调节AD参考电压模块中的电位器,同时用万用表200mV档测量其输出电压值,直到万用表的示数为100mV为止。

2、调节直流电压电流模块中的电位器,同时用万用表200mV档测量该模块电压输出值,使其电压输出值为0-199.9mV的某一具体值(如:150.0mV)。

3、拨动拨位开关K2-3到ON,其他到OFF,使对应的ICL7107模块中数码管的相应小数点点亮,显示XXX.X。

4、按图24方式接线。供电,调节模数转换及其显示模块中的电位器RWC,使外部频率计的读数为40kHZ或者示波器测量的积分时间T1为0.1S(原因在前实验原理中已述)。

5、观察ICL7107模块数码管显示是否为前述0-199.9mV中那一具体值(如:150.0mV)。若有些许差异,稍微调整AD参考电压模块中的电位器使模块显示读数为前述那一具体值(如:150.0mV)。

6、调节电位器RWC改变时钟频率,观察模块中数字显示的变化情况以及示波器所观察到的频率以及T1的变化情况,从而理解和认识时钟频率的变化对转换结果的影响。

7、重复步骤4,使T1=0.1S,注意以后不要再调整电位器RWC。

8、调节直流电压电流模块中的电位器,减小其输出电压,使模块输出电压为199.9mV、180.0mV、160.0mV、??20.0mV、0mV;并同时记录下万用表所对应的读数。再以模块显示的读数为横坐标,以万用表显示的读数为纵坐标,绘制校准曲线。

9、若输入的电压大于200mV,请先采用分压电路并改变对应的数码管在进行,请同学们自行设计实验。注意在测量高电压时,务必在测量前确定线路连接正确,避免伤亡事故。

(2)2V档量程校准

1、拨动拨位开关K1-1到ON,其他到OFF,使Rint=470KΩ。调节AD参考电压模块中的电位器,同时用万用表2V档测量其输出电压值,直到万用表的示数为1.000V为止。

2、调节直流电压电流模块中的电位器,同时用万用表2V档测量该模块电压输出值,使其电压输出值为0-1.999V的某一具体值(如:1.500V)。

3、拨动拨位开关K2-1到ON,其他到OFF ,使对应的ICL7107模块中数码管的相应小数点点亮,即显示X.XXX

4、按图24方式接线。供电,调节模数转换及其显示模块中的电位器RWC,使外部频率计的读数为40kHZ或者示波器测量的积分时间T1为0.1S(原因在前实验原理中已述),此步骤若先前已调好,可以跳过。

5、观察ICL7107模块数码管显示是否为0-1.999V中的前述的那某一具体值(如:1.500V)。若有些许差异,稍微调整AD参考电压模块中的电位器使模块显示读数为前述那一具体值(如:1.500V)。

6、调节直流电压电流模块中的电位器,减小其输出电压,使模块输出电压为1.999V、1.800V、1.600V、??0.020V、0V;并同时记录下万用表所对应的读数。再以模块显示的读数为横坐标,以万用表显示的读数为纵坐标,绘制校准曲线。

*若输入的电压大于2V,请先采用分压电路并改变对应的数码管小数点位后再进行实验,请同学们自行设计实验。多量程扩展实验将在后面进行详细说明。

*在上面实验进行校准时,由于直流电压电流模块中的电位器细度不够,可能调整不到相应的值(如:150.0mV和1.500V),可以调整到一个很接近的值;但是在稍微调整AD参考电压模块中的电位器时,注意一定要使模块显示值与实际测量的直流电压电流模块中输出的电压值显示一样。在以下电流档的校准也同样遵循这一原则。 ◆ 直流电流的测量 (1) 20mA档量程校准

1、测量时可以先左旋直流电压电流模块中的电位器到底,使输出电流为0。


实验十 多功能数字电表和万用表的设计(部分)(3).doc 将本文的Word文档下载到电脑 下载失败或者文档不完整,请联系客服人员解决!

下一篇:温州沿海平原的成陆过程和主要海塘、塘河的形成 - 图文

相关阅读
本类排行
× 注册会员免费下载(下载后可以自由复制和排版)

马上注册会员

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信: QQ: