自制无线电综合测量仪.doc

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：53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1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 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 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