自制无线电综合测量仪

自制无线电综合测量仪自制无线电综合测量仪 在无线电工程或业余制作中，常常需要使用多种仪器仪表，为此，笔者设计了这台无线电综合测量仪，它具有以下特点：(1)功能多，集交、直流电压表， 交、直流电流表，欧姆表，晶体管 测试仪，数字频率计，电容电感测量仪，函数信号发生器，正、负直流稳压电源于一身：(2)测量范围宽；(3)测量 精度高，电容、电感、频率的最小分辨率分别为 1pF、1mH、1Hz；(4)显示直观易渎，电压、电流、电阻、 各挡均为线性刻度，电容、电感、频率均 为 4 位有效数字显示，(5)采用集成电路设计，电路结构简洁合理，工作稳定可靠。 技术指标 1测量范围： (1)交、直流电压：01mV1000V，内阻 3M，共分 11 挡量程。(2)交、直流电流：01A1A，内阻 001A，共分 11 挡量程。(3)电阻： 01-3M，共分 11 挡量程。(4)晶体管 值：1300。(5)电容：lpF9999F，共分 3 挡量程。(6)电感：1mH9999mH。(7)频率： 1Hz9999kHz，共分 2 挡量程；输人灵敏度小于 20mV。 2测量误差：5 3信号源：10Hz100kHz，共分 2 挡，可输出方波、三角波，正弦波，输出电平可调。 4电源：可外供土(1230)V，15A，两路独立，连续可调。 电路工作原理 整机电路由模拟测量电路、数字测量电路、函数发生器和电源电路四大部分组成。 1模拟测量电路部分 该部分包括测量交、直流电压，交、直流电流，电阻值及晶体管 值等功能，其电路图见图 1。Sl 为量程选择开关，其各挡位 、V、A 的满度值见 表 1。S2 为测量选择开关：S3 为交、直流选择开关。 该部分的核心是由运放 ICl 构成的高输入阻抗(10M)、高灵敏度(10mV)交直流两用电压表，微安表头 PA 接在 ICl 反馈回路中。其突出优点是表头内 阻和整流二极管的温度特性对流过 PA 的电流无影响，保证了较高的测量精度。PA 中的电流 IpaVi/R-，式中： Vi 为输入电压；R-为 lCl 负输入端对 地电阻，即 R27(交流)或 R28(直流)。该电压表设计为 10mV 满度(100A)，故测直流时 R28=10mV01mA=100；测交流时，因 PA 反映的是正弦交流 电的平均值，而常用量是有效值，需换算，故 R27=09（10mV01mA）90。 测电压时，输入电压 Vi 经 R3R13 构成的总阻值 3M 的分压电阻串接地，通过改变 10mV 电压表从电阻串中截获电压的位置，即可实现不同挡位的 电压测量。 测电流时，输入电流流经 R14R24 构成的取样电阻串中的一节或多节，通过 10mV 电压表测量取样电阻上的压降，来间接测量电流。由于 10mV 电压 表的高灵敏度，所以取样电阻阻值可选得极小(001A)，对被测电路的影响几乎可以忽略。 电阻的测量采用了恒流测量法，VTI 与 R1 或 R2 构成恒流源，提供 lmA 或 1A 的恒定电流，通过测量该恒定电流在被测电阻 Rx 上的压降，即可间接 测知 Rx 的电阻值。采用恒流法测电阻的突出优点是表头指示的电阻值为线性刻度，直观易读，并可与电压、电流挡共用刻度线。与普通万用表电阻刻 度不同的是，阻值越大表头指针向右偏转角度越大，即 0 在最左边(0V、0A 位置)，本量程最大阻值在最右边(满度)。 测晶体管 值时，由 VT2 恒流源(NPIN 管)或 VT3 恒流源(PNP 管)向被测晶体管提供 10A 基极电流，测量集电极电流即可得知其 值。 2，数字测量电路部分 该部分包括测量电容、电感、频率等功能，电路图见图 2。S4 为测量选择开关，其各挡位功能见表 2。 该部分设计为 4 位有效数字显示，采用 4 块 CMOS 十进制计数锁存译码驱动显示组合电路 CLl02 构成，简化了接线，提高了可靠性。 IC8、IC9 等组成秒脉冲发生电路，输出 T1T0ls 的对称方波脉冲，经 IC31、2 以及 C4、R35 和 G5、R36 两套微分电路，形成包括 EN(计数 保持)、IK(送数锁存)、R(清零)等的闸门脉冲，去控制计数显示电路，其波形如图 3 所示。 测频率时，被测信号 fx 经 VT6、ICl0、IC35、IC36 放大整形后，送人计数显示电路。IC11、IC122 组成“1000”(三级 10 分频)电路，fx 经“1000”电路分频后，计数显示值的单位即为 kHz。 测电容、电感时，IC2 与被测电容 Cx 或被测电感 Lx 构成多谐振荡器，其输出脉宽与 Cx 或 Lx 的值成比例关系。用该多谐振荡器的输出信号取代秒脉 冲信号，形成与 Cx 或 Lx 相关的 EN、LE、R 等新的闸门脉冲，去对 IC33、IC34 产生的 100kHz 标准脉冲计数，即可直接显示出 Cx 或 Lx 的值。 3,函数发生器部分 电路见图 4，采用 ICL8038 专用集成电路，结构简洁，功能较全。产生的方波、三角波、正弦波信号经 ICl4 放大后输出，提高了工作稳定性和输出电 平。S5 为频率粗调开关，RPl 为频率细调，RP2 为输出电平调节，S6 为波形选择开关。 4，电源部分，电源部分 电路图见图 5，共产生正、负 5 种电源，其中：土 12V、+5V 供本机内部使用；土(1230)V 输出外供，电压连续可调，最大可供电流 15A。RP3、RP4 分别为正、负输出电源电压调节，S7 为正、负电压指示选择开关。 制作与调试制作与调试 1元器件选择与自制元器件选择与自制 ICl、ICl4 为 LF351 或 TL081 单运放。IC2 为 NE555 时基电路。IC3 为 CD4069 六反相器。IC4-IC7 为 CLl02 十进制计数锁存译码驱动显示组 合电路。IC8 为 KD3252 模拟石英钟电路。IC9 为 CD4001 四 2 输人或非门。ICl0 为 PCI651 宽带放大器。IC11、ICl2 为 CD4518 双十进制同步计数器。 ICl3 为 ICL8038 函数发生器。ICl5 为 LM7812 正稳压器。ICl6 为 LM7805 正稳压器。ICl7 为 LM317 可调正稳压器。ICl8 为 LM337 可调负稳压器。ICl9 为 LM7912 负稳压器。PA 为 100A 电流表头，内阻不限。PV 为 30V 直流电压表。 电源变压器采用次级具有双 30V 和双 15V，功率大于 80W 的。电阻 R3R13 为 12W，其余电阻均为 l4W。R20-R24 等特小阻值电阻可用漆包 线自制：R24 用长约 29cm 的 2l 号线(08)；R23 用长约 18cm 的 27 号线(04)；R22 用长约 16cm 的 34 号线(023)；R21 用长约 2lcm 的 38 号 线(014)；R20 用长约 20cm 的 44 号线(008)；以上线段均需用精密电桥准确测量阻值，然后对折绕成无感状即可。其余元器件的选择参见电路 图。 2制作制作 电阻串等与各波段开关相连的元器件直接焊在波段开关的引脚上，以减少有害杂散耦合。各信号输入、输出端应采用屏蔽线，以防干扰。4 个计数 显示组合电路直接固定在面板上，数码面朝外。电源部分各集成稳压块需安装散热板。整机面板结构可参见图 6。 3调试调试 模拟测量部分：(1)S1 置“1”挡，调 R1 使 VTl 源极对地电流为 lmA；(2)S1 置“6”挡，调 R2 使 VTI 源极对地电流为 lA；(3)凋 R25 使 VT2 源极 对地电流为 10A；(4)调 R26 使+12V 对 VT3 电流为 10A；(5)S2 置“V”挡，S1 置“5”挡，S3 置“直流”挡，表笔处输入 1V 电压，调 R28 使 PA 满刻度；(6)在上一步基础上，将 S3 改置“交流”挡，调