三用表设计报告

三用表的设计班级：10101901学号：1010190108姓名：马爱华日期：2012年5月2日已知参数：1．任务条给定参数A．直流电流档的引入电流I引=0.18mAB．测量机构总阻值Rg=4.7kΩ2．公共参数A.测量机构的电流灵敏度：满刻度电流Ig=50uAB．DC．A：：2.5级1mA10mA5AC．DC．V：：2.5级2.5V10V250V输入阻抗为：1/Ig=20KΩ/VD．AC．V：5.0级D10V50V250V1000V输入阻抗为；4KΩ/v整流系数为：0.441，二极管正向电阻为：600Ω交流调节电阻为2K～3KE．DΩ．：2.5级×1×10×100（扩展量程×1K）电阻中心值：22ΩΩ工作电池：1.6～1.2V二、各量程的元件参数设计：1．DC。A量程的元件参数设计和分电路调试图：元件参数：分流电阻计算公式分流电路如图所示，设测量机构内阻为Rg，电流灵敏度Ig，扩大的电流量程为I。只要并联上分流电阻RsRs=IgRg/(I－Ig)=Rg/(I/Ig－1)=Rg/(n－1)则分流比n为n=I/Ig(2)多量程直流电流表的计算一个多量程环形分流式直流电流表如图所示已知表头内阻Rg=4.7kΩ,电流灵敏度为Ig=50uA,扩大的电流量程为I1，I2，I3，I引，其值分别为5A,10mA,1mA,0.18mA计算各分流电阻R1，R2，R3，R4过程如下：当电流为I引时Rs=R1+R2+R3+R4=IgRg/(I引－Ig)当电流为I3时R1+R2+R3=Ig(Rg+R4)/(I3－Ig)当电流为I2时R1+R2=Ig(Rg+R3+R4)/(I2－Ig)R1=Ig(Rg+Rs)/I1R4=Rs－(R1+R2+R3)代入数据：R1=0.065ΩR2=32.475ΩR3=292.86ΩR4=1482.6Ω经调试，参数可选用R1=0.065ΩR2=32.475ΩR3=292.86ΩR4=1482.6Ω2．DC。V量程的元件参数设计和分电路调试图：元件参数：直流电压的分压电阻如图设表头内阻为Rg，电流灵敏度为Ig，则表头的压降为Ug=IgRg，扩大电压量程的分压电阻R=（2）多量程直流电压表的计算已知表头内阻Rg=4.7kΩ,电流灵敏度为Ig=50uA,扩大的电压量程为U1,U2,U,其值分别为2.5V,10V.250V计算分压电阻R1,R2,R3过程如下：R1=U1/Ig－RgR2=U2/Ig－(Rg+R1)R3=U/Ig－(Rg+R1+R2)代入数据:R1=45.3kΩR2=150kΩR3=4800kΩ经调试，实验参数可选用R1=45.3kΩR2=150kΩR3=4800kΩ3．AC。V量程的元件参数设计和分电路调试图：元件参数：1．半波整流的AC/DC转换器用磁电系测量机构测量交流电量时，必要有将交流转换成直流的AC/DC转换器。指针式三用表中常用的AC/DC转换器是二极管整流电路，而且常用半波整流电路。如图:当被测量是正弦量时，有I0=Im/π=0.318Im式中Im是正弦量的峰值电流，折算成被测量的有效值为I，则有I=0.717Im设I/I0=(0.707Im)/(0.318Im)=2.22则I=2.22I0考虑到半波整流时的损耗，可取I=2.3I0，则有I0=I/2.3=0.435I02、交流电压的分压电阻交流的分压电阻计算与直流相似，可：根据给定的交流电压灵敏度,即输入阻抗Z=4kΩ/V,计算出交流引入电流（二极管前）I=1/Z由交流引入电流I计算Ik=I×0.435计算分流电阻R=IgRg/(Ik－Ig)可调电阻RP由经验取输入阻抗Z的一半，即2kΩ计算U0=Ug+URP+UVD1,式中，Ug时测量机构内阻Rg上的电压，URP是电位器RP上的电压，UVD1是二极管VD1上的电压，硅管UVD1=0.65V各分压电阻R1=（U1－U0）/IR2=（U2－U1）/IR3=（U3－U2）/IR4=（U4－U3）/I图中C为滤波电容，约为5uF，防止整流后的脉动波形使表的指针不停小幅度摆动，VD2为保护二极管，两个二极管正向电阻均为600Ω（由于Multisim7软件只提供理想二极管，所以采用串连一个600Ω的电阻进行等效）代入数据：I=0.25mAIk=0.10875mAR=4kΩU0=0.885VR1=36.46kΩR2=160kΩR3=800kΩR4=3000kΩ（RD1=RD2=600Ω）经调试，实验参数可以选用R=4kΩR1=36.46kΩR2=160kΩR3=800kΩR4=3000kΩ（RD1=RD2=600Ω）4．Ω量程的元件参数设计和分电路图：元件参数：欧姆档基本电路分位器RRP触点移到b点时E=1.6V（分流电阻小，分流电流大），此时分流电阻为Rb。电位器RP触点移到a点时E=1.2V（分流电阻大，分流电流小），此时分流电阻为Rb+RRP。当E为标准电压（E=1.5V）时，电位器Rp触点在Rp中间。2.调零支路电阻Rb和Rp的计算：各档电阻中心值：如R×1的电阻中心值RZ1=22ΩR×10的电阻中心值RZ2=220ΩR×100的电阻中心值RZ3=2200Ω以电阻测量值最大的一档电阻中心值RZ3计算E不同时的电流，它能满足其它档的要求：如RZ3=2200Ω时（b点）Imax=1.6V/2200Ω=727μA（a点）Imin=1.2V/2200Ω=545μA（c点）I标=1.5V/2200Ω=682μA当已知流过表头满刻度电流为Ig=50uA，表头总内阻为Rg=4.7kΩ时：

A．计算RW指在a点时的总分流电阻Rb+Rp：

Rb+Rp=IgRg/（Imin—Ig）

B．计算Rp指在b点时的分流电阻Rb：

Rb=（Rb+Rp）Imin/Imax

C．Rp=（Rb+Rp）—Rb代入数据：Rb=0.3559kΩRRP=0.11885kΩ(3)串联电阻Rd的计算：串联电阻Rd是由低压高倍率的电阻中心值RZ3决定的。因为电位器RW是变数，设RW在中间为½RW，接入Rd后，该档的总内阻同样要等于电阻中心值RZ3，因此有：代入数据：Rd=1.818kΩ(4)各倍率电阻的计算如下图：（1）

设R16为中心电阻RZ1=22Ω时的并联电阻，考虑电池内阻r0一般为0.9～1.1Ω,从端口看：RZ1—r0=RZ3//R16则有R16=（RZ1—r0）RZ3/[RZ3—（RZ1—r0）]（2）

设R17为中心电阻RZ2=220Ω时的并联电阻同样有R17=（RZ2×RZ3）/（RZ3—RZ2）（3）

设R18为中心电阻RZ2=2200Ω时的并联电阻则有R18=（RZ3×RZ3）/（RZ3—RZ3）=（RZ3×RZ3）/0=∞（4）设R1K为测量最高倍率档（×1K）串联电阻，由于其电阻中心值太大，至使灵敏度降低到端口短接（RX=0）时也无法调零，故需增加电源电压。由于最高倍率档电阻中心值RZ4=22KΩ,比高倍率档还大10倍，因而电源电压也高10倍，选电源EE为15V的层叠电池，见下图。同时高倍率档无分流电阻（R18=∞），可见最高倍率档也无无分流电阻，工作电流与高倍率档相同。则高倍率档串联电阻R1K=RZ4-RZ3-REE其中：为电源EE的内阻REE为1KΩ。代入数据：R16=21.41ΩR17=244.44ΩR18=∞(开关挂空挡)R1k=18.8kΩ经调试，参数可以选用Rb=0.3559kΩRp=0.11885kΩRd=1.818kΩR16=21.41ΩR17=244.44ΩR18=∞(开关断开)R1k=18.8kΩ三、总线路图：四、校验图及达到的精度等级：（1）DC.A校验图和校验精度等级的表格：校验图校验精度等级的表格：校验电流测量值精确值绝对误差最大精度等级5A量程5A0.050mA50uA00.6级(即为1级)＜2.5级，符合要求1.667A0.017mA16.7uA0.3uA3.33A0.033mA33.3uA0.3uA10mA量程10mA0.050mA50uA03.33mA0.017mA16.7uA0.3uA6.667mA0.033mA33.3uA0.3uA1mA量程1mA0.050mA50uA00.33mA0.017mA16.7uA0.3uA0.667mA0.033mA33.3uA0.3uA（2）DC．V校验图和校验精度等级的表格：校验图:校验精度等级的表格：校验电压测量值精确值绝对误差最大精度等级2.5V量程2.5V0.050mA50uA00.6级（即为1级）＜2.5级符合要求0.833V0.017mA16.7uA0.3uA1.667V0.033mA33.3uA0.3uA10V量程10V0.050mA50uA03.333V0.017mA16.7uA0.3uA6.667V0.033mA33.3uA0.3uA250V量程250V0.050mA50uA083.333V0.017mA16.7uA0.3uA166.667V0.033mA33.3uA0.3uA(3)AC.V校验图和校验精度等级的表格：校验图校验精度等级的表格：校验电压测量值精确值绝对误差最大精度等级10V量程10V0.049mA50uA1uA4级＜5级符合要求3.333V0.016mA16.7uA0.7uA6.667V0.032mA33.3uA1.3uA50V量程50V0.051mA50uA1uA16.667V0.017mA16.7uA0.3uA33.333V0.034mA33.3uA0.7uA250V量程250V0.052mA50uA2uA83.333V0.017mA16.7uA0.3uA166.667V0.034mA33.3uA0.7uA1000V量程1000V0.052mA50uA2uA333.333V0.017mA16.7uA0.3uA666.667V0.034mA33.3uA0.7uA(4)Ω校验图和校验精度等级的表格：校验图：校验精度等级的表格：电阻中心值测量电阻测量值精确值绝对误差最大精度等级×122Ω22Ω0.026mA25uA1uA2级＜2.5级符合要求11Ω0.034mA33.3uA0.7uA66Ω0.013mA12.5uA0.5uA5.5Ω0.041mA40uA1uA110Ω8.777uA8.33uA0.447uA×10220Ω220Ω0.026mA25uA1uA110Ω0.034mA33.3uA0.7uA660Ω0.013mA12.5uA0.5uA55Ω0.041mA40uA1uA1100Ω9.001uA8.33uA0.671uA×1002200Ω2.2kΩ0.026mA25uA1uA1.1kΩ0.034mA33.3uA0.7uA6.6kΩ0.012mA12.5uA0.5uA550Ω0.040mA40uA011kΩ8.878uA8.33uA0.548uA×1k22kΩ22kΩ0.026mA25uA1uA11kΩ0.034mA33.3uA0.7uA66kΩ0.013mA12.5uA0.5uA5.5kΩ0.041mA40uA1uA110kΩ8.577uA8.33uA0.247uA五、元件、开关及功能表：表1：开关及其功能功能量程所需闭合开关(其余断开)DC.A5AJ3、J1610mAJ3、J171mAJ3、J18DC.V250VJ4、J1010VJ4、J72.5VJ4、J11AC.V10VJ5、J13、J6、J250VJ5、J13、J9、J2250VJ5、J13、J8、J21000VJ5、J13、J12、J2Ω×1J1、J14、J19×10J1、J15、J19×100J1、J19×1kJ1、J20表2:欧姆档调零步骤Ω量程闭合开关调零步骤×1J1、J14