數(shù)字電表實(shí)驗(yàn)

§1實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?數(shù)字電表基本原理§3儀器用具§4設(shè)計(jì)要求及數(shù)據(jù)記錄表格§5注意事項(xiàng)數(shù)字電表實(shí)驗(yàn)1、了解數(shù)字電表的構(gòu)成及基本原理。2、學(xué)會(huì)萬(wàn)用表的正確使用。3、掌握分壓、分流電路的設(shè)計(jì)原理并能將數(shù)字電表進(jìn)行正確改裝。§1實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑跁r(shí)間上和數(shù)量上都是連續(xù)的物理量稱為模擬量?！?數(shù)字電表基本原理在時(shí)間上和數(shù)量上都是離散的物理量稱為數(shù)字量。數(shù)字量與模擬量不同，其幅值（大?。┦遣贿B續(xù)的。就是說(shuō)數(shù)字量的大小只能是某些分立的數(shù)值。常見(jiàn)的物理量都是幅值大小連續(xù)變化的所謂模擬量，如，指針式儀表可以直接對(duì)模擬電壓和電流進(jìn)行顯示。四位半：該表有4位可以顯示0～9的數(shù)碼管,還有一位最高位是只能顯示0和1的數(shù)碼管。這個(gè)最高位如果是1，后4位是9999，那么最大顯示數(shù)值：19999四位半通用數(shù)字萬(wàn)用表基本量程：<200mV>。DCV：直流電壓ACV：交流電壓DCA：直流電流R：電阻UF：二極管的正向?qū)妷篽FE：三極管放大倍數(shù)測(cè)量參數(shù)：原理框圖：功能量程選擇輸入被測(cè)量LCD顯示器HVA/D轉(zhuǎn)換

數(shù)碼變換ICL7107R/V轉(zhuǎn)換I/V轉(zhuǎn)換V/V轉(zhuǎn)換參數(shù)轉(zhuǎn)換電路UIN<200mV數(shù)字式電表：是將輸入的模擬電信號(hào)(V、I、R)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)(UIN<200mV)，通過(guò)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)碼，為了能直觀地讀出信號(hào)大小的數(shù)值，數(shù)字信號(hào)需經(jīng)過(guò)數(shù)碼變換（譯碼）轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制后由數(shù)碼管或LCD液晶屏顯示出來(lái)，再進(jìn)行顯示和處理（如存儲(chǔ)、傳輸、打印、運(yùn)算等）。數(shù)字測(cè)量?jī)x表的核心是模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器。

A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的原理：當(dāng)輸入電壓為Vx時(shí)，在一定時(shí)間T1內(nèi)對(duì)電量為零的電容器進(jìn)行恒流充電（恒流電流的大小與待測(cè)電壓Vx成正比），這樣電容器兩極板之間的電量將隨時(shí)間線性增加，電容器上積累的電量Q與被測(cè)電壓Vx成正比，T1時(shí)間到，充電結(jié)束；然后轉(zhuǎn)換開關(guān)，將參考電壓反向加到電容器上，讓其恒流放電（恒流電流的大小與參考電壓Vref成正比），并開始計(jì)時(shí)，當(dāng)電容器兩端之間的電量線性減小直到減小為零時(shí)停止計(jì)數(shù)，得到計(jì)數(shù)值N2，經(jīng)后續(xù)轉(zhuǎn)換后數(shù)字顯示輸出。A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器：將輸入電壓和參考電壓通過(guò)電容器恒流充放電聯(lián)系在一起，參考電壓一定時(shí)，其所能測(cè)量的最大輸入電壓即一定，兩者之間的關(guān)系為：在數(shù)字電壓表頭（最大輸入200mV）前面加一級(jí)分壓電路（分壓器），可以擴(kuò)展直流電壓測(cè)量的量程。如圖所示，U0為數(shù)字電壓表頭的量程（200mV），r為其內(nèi)阻（如10MΩ），r1、r2為分壓電阻，Ui0為擴(kuò)展后的量程。分壓電路原理圖由于r>>r2，所以分壓比為

擴(kuò)展后的量程為:

思考：若r2=1KΩ,r1=9KΩ,U0=200mV,則Ui0=？直流電壓測(cè)量電路：直流電流測(cè)量電路：測(cè)量電流的原理是：根據(jù)歐姆定律，用合適的取樣電阻把待測(cè)電流轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓，再進(jìn)行測(cè)量。如圖所示，由于電壓表r>>R，所以，取樣電阻R上的電壓降為：Ui=Ii·R即被測(cè)電流：Ii=Ui/R電流測(cè)量原理圖若數(shù)字表頭的電壓量程為U0，欲使電流檔量程為I0，則該檔的取樣電阻（也稱分流電阻）為：R=U0/I0思考：如U0=200mV，若測(cè)量最大電流為I0=20mA的電流，則，取樣電阻R=？U0§3實(shí)驗(yàn)儀器介紹核心:是一個(gè)三位半數(shù)字表頭，它由數(shù)字表專用A/D轉(zhuǎn)換譯碼驅(qū)動(dòng)集成電路、外圍元件、LED數(shù)碼管構(gòu)成。該表頭有7個(gè)輸入端，包括2個(gè)測(cè)量電壓輸入端（IN+、IN-）、2個(gè)參考電壓輸入端（Ur+、Ur-）和3個(gè)小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸入端。電源開關(guān)數(shù)據(jù)保持按鍵開關(guān)HOLD量程開關(guān)（檔位選擇開關(guān)）四個(gè)輸入端口：四位半通用數(shù)字萬(wàn)用表一般數(shù)字萬(wàn)用表的V/Ω擋共用一個(gè)表筆插孔，而A擋單獨(dú)用一個(gè)插孔。使用時(shí)應(yīng)注意根據(jù)被測(cè)量調(diào)換插孔，否則可能造成測(cè)量錯(cuò)誤或儀表?yè)p壞。當(dāng)數(shù)字表頭最高位顯示“1”（或“-1”），而其余位都不亮?xí)r，表明輸入信號(hào)過(guò)大，即超量程。此時(shí)應(yīng)盡快換大量程擋或減小（斷開）輸入信號(hào)，避免長(zhǎng)時(shí)間超量程。

LCD液晶顯示屏（LiquidCrystalDisplay）§4設(shè)計(jì)要求及數(shù)據(jù)記錄表格數(shù)據(jù)處理：以數(shù)字表顯示讀數(shù)為橫坐標(biāo)，以萬(wàn)用表顯示讀數(shù)為縱坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線。1．設(shè)計(jì)0-200mv數(shù)字電壓表一塊；2．用四位半通用數(shù)字萬(wàn)用表校準(zhǔn)所設(shè)計(jì)的數(shù)字電壓表并繪制校準(zhǔn)曲線；利用分壓電路將所設(shè)計(jì)的200mv電壓表進(jìn)行改裝，使其可以測(cè)量2V待測(cè)電信號(hào)的電壓；200mv檔直流電壓表校準(zhǔn)數(shù)據(jù)表數(shù)字表(mv)190.0170.0150.0130.0110.090.070.050.030.010.0萬(wàn)用表(mv)2v檔直流電壓表校準(zhǔn)數(shù)據(jù)表數(shù)字表(v)1.9001.7001.5001.3001.1000.9000.7000.5000.3000.100萬(wàn)用表(v)4如圖所示接線，調(diào)節(jié)直流電壓電流模塊中的電位器，增大其輸出電壓，使數(shù)字表的讀數(shù)依次為10.0mV、20.0mV、40.0mV、…、160.0mV、180.0mV；并同時(shí)記錄下對(duì)應(yīng)的萬(wàn)用表輸出電壓。利用200mV檔量程數(shù)字電表測(cè)量2V的電壓，請(qǐng)采用分壓電路進(jìn)行。撥位開關(guān)K1-4撥到on，K2-1撥到on，其它撥到off。注意在測(cè)量時(shí)，務(wù)必在測(cè)量前確定線路連接正確，避免損壞儀器。200mV檔量程表的設(shè)計(jì)與校準(zhǔn)：1撥位開關(guān)K1-4撥到on，K2-3撥到on，其它撥到off。2將Ur+，Ur-與AD參考電壓相接線,調(diào)節(jié)AD參考電壓模塊中的電位器，同時(shí)用萬(wàn)用表200mV檔測(cè)量其輸出電壓值，直到萬(wàn)用表的示數(shù)為100mV為止，此時(shí)改裝成200mV檔數(shù)字電壓表。3將直流電壓電流模塊中