数字万用表的设计

1、 数字万用表的设计数字万用表的设计中期答辩中期答辩小组成员小组成员陶斯展陶斯展 田宗虎田宗虎 龙跃龙跃班级班级电科电科11021102 数字式万用表的基本组成数字式万用表的基本组成 数字数字万用表万用表电路电路系统系统包括包括复位电路、震荡电路、复位电路、震荡电路、ADCADC转换电路转换电路、显示、显示电路电路。复位电路复位电路：用来用来清零进行下一次的测量清零进行下一次的测量；震荡电路震荡电路：用来用来消除一些外来干扰，使电路工作更加消除一些外来干扰，使电路工作更加稳定稳定；ADCADC转换转换：将将输入量进行输入量进行ADAD转换转换；测量显示测量显示：通过通过LCDLCD显示显示测量的

2、数值测量的数值。总体方案与原理说明总体方案与原理说明大部分大部分数字数字式式万用表万用表的表的表头为头为200mV200mV量程量程的的双积分双积分式式电压表电压表. . 在在这种这种电压表电压表头的基础头的基础上上，我们可以进，我们可以进行如下行如下三种典型改造三种典型改造：用用电压表头电压表头测量测量并联分并联分流流取样电阻上的电压取样电阻上的电压, ,可以构成了不可以构成了不同量程的同量程的直流电流表直流电流表 . .用用电压表头电压表头测量测量串联串联分分压取样电阻上的电压压取样电阻上的电压, ,可以构成了不可以构成了不同量程的同量程的直流电压直流电压表表. .数字万用表内部数字万用表

3、内部具有有源放大器具有有源放大器. 利用运算放大器的利用运算放大器的R/VR/V转转换电路换电路, ,可以构成可以构成线性线性欧姆表欧姆表. 主电路我们采用以7106A/D转化器（数模转换）为核心的典型数字万用表集成电路。配3位半的LCD液晶显示屏表内使用一只电位器来调整精度一节9V电池做电源.总体方案与原理说明总体方案与原理说明交流电流表交流电压表交流电压表 71067106A/DA/D转化转化器及器及外围阻容元件组成满量程为外围阻容元件组成满量程为200mV200mV的直流电压表。并将被测直流电压、交的直流电压表。并将被测直流电压、交流电压、直流电流及电阻等物理量转化成流电压、直流电流及电

4、阻等物理量转化成02V02V范围范围的的数字数字电压电压再通过三位半的再通过三位半的LCDLCD显示屏显示屏显显示出来。各个测量挡位均是在此基础上，通过示出来。各个测量挡位均是在此基础上，通过串联分压电阻、并联分流电阻等形式实现各挡串联分压电阻、并联分流电阻等形式实现各挡位的位的电压电压、电流电流、电阻电阻等的测量。等的测量。7106A/D7106A/D转化转化器器简介简介测直流电流原理测直流电流原理 功能一 如如上上图所图所示，在表头上并联一个适当的电阻示，在表头上并联一个适当的电阻（分流分流电阻电阻）进行分流，就可以扩展电流量程进行分流，就可以扩展电流量程。改变。改变分流电阻的阻值，分流电

5、阻的阻值，就能改变电流测量范围。就能改变电流测量范围。测直流电流原理测直流电流原理 功能一 Ui=R*Ii 即被测电流 ： Ii=Ui/R若电压表头的电压量程为U0，欲使电流档量程为I0，则该档的取样电阻（也称分流电阻）为： R=U0/I0如U0=200mV，则I0=200mA档的分流电阻为R=1。直流电流测量电路的简化图直流电流测量电路的简化图 改变转换开关的位置可改变分流器的电阻，从而改变电流表量程。如上图所示，根据欧姆定理，用合适的取样电阻把待测电流转换为相应的电压，再进行测量。由于r r R2R2， 所以所以分压比分压比为为: : UiUi为为扩展后的扩展后的量程量程: :2120iR

6、RRUU0221iURRRU直流电压直流电压测量电路的简化图测量电路的简化图 在在200mV200mV档，由档，由7106A/D7106A/D转换器转换器直接测量直接测量，其余各档均通过串联分压电阻后，再送入其余各档均通过串联分压电阻后，再送入71067106，最后由最后由LCDLCD显示测量结果。显示测量结果。测交流电压原理测交流电压原理 如上图所示，因为表头是直流表，所以测量交流时，需加装一个并、串式半波整流电路，将交流进行整流变成直流后再通过表头，这样就可以根据直流电的大小来测量交流电压。扩展交流电压量程的方法与直流电压量程相似。功能三交直流变换器原理交直流变换器原理数字万用表中交流电压

7、、电流测量电路是在直流电压、电流测量电路的基础上，在分压器或分流器之后加入交流-直流（AC-DC）变换器，原理如上图所示。交流电压测量电路的简化图交流电压测量电路的简化图 被被测交流电通过二极管测交流电通过二极管1N40071N4007做半波整流，输出脉动直做半波整流，输出脉动直流电压，经过分压电阻后，由流电压，经过分压电阻后，由7106A/D7106A/D转换器的正向积分过转换器的正向积分过程取出平均电压值，最后由程取出平均电压值，最后由LCDLCD显示测量结果。显示测量结果。交流电压测量电路的简化图交流电压测量电路的简化图 被被测交流电通过二极管测交流电通过二极管1N40071N4007做

8、半波整流，输出脉动直做半波整流，输出脉动直流电压，经过分压电阻后，由流电压，经过分压电阻后，由7106A/D7106A/D转换器的正向积分过转换器的正向积分过程取出平均电压值，最后由程取出平均电压值，最后由LCDLCD显示测量结果。显示测量结果。测电阻原理测电阻原理功能四电阻测量电阻测量电路的简化图电路的简化图 数字万用表数字万用表的的1 100002M2M各档测量电路如图所示各档测量电路如图所示，该，该电路共设电路共设6 6个档位个档位（1 10000、200200、2k2k、20k20k、200k200k和和2M2M）. . 被被测测电阻电阻RxRx经过正温度系数经过正温度系数（PTCPT

9、C）热敏电阻与标准电阻串联。基准热敏电阻与标准电阻串联。基准电压电压E0E0（典型值为（典型值为2.8V2.8V）由）由ICL7106ICL7106提供，通过提供，通过R R、T T分分压，压，利用利用T T正正向导通压降（约向导通压降（约0.65V0.65V）作为测试电压）作为测试电压。电阻测量电阻测量电路的简化图电路的简化图数字万用表中的电阻档采用的是比例测量法，其数字万用表中的电阻档采用的是比例测量法，其原理原理如上图所示如上图所示。所以所以A/DA/D转换器的参考转换器的参考电压和电压和输入电压输入电压U UININ有如下关系：有如下关系：X0INREFRRUU0REFINXRUUR电

10、阻测量电阻测量电路的简化图电路的简化图根据根据所用所用A/DA/D转换器的特性可知转换器的特性可知，数字表显示的是数字表显示的是U UININ与与U UREFREF的比的比值，当值，当U UININU UREFREF时显示时显示“10001000”，U UININ0.50.5U UREFREF时显示时显示“500500”，以此类推。所以，当，以此类推。所以，当R Rx xR R0 0时，表头将显示时，表头将显示“1000”“1000”，当当R Rx x0.50.5R R0 0时显示时显示“500500”，从而，从而实现了实现了/V/V转换转换。因此。因此，我们，我们只要选取不同的标准电阻并适当地对小数点进行定位，