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第四章設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)4.1用運(yùn)算放大器組成萬(wàn)用表的設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)綜合利用所學(xué)知識(shí),根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)由運(yùn)算放大器、二極管整流電路及電流表組成萬(wàn)用表電路圖,搭出實(shí)際電路并組裝調(diào)試,提高實(shí)驗(yàn)綜合能力與實(shí)際動(dòng)手能力。(2)熟悉萬(wàn)用表各常見功能的測(cè)試電路原理與方法。(3)進(jìn)一步體會(huì)運(yùn)算放大器的應(yīng)用,了解其優(yōu)勢(shì)。二、設(shè)計(jì)要求(1)直流電壓表滿量程+30V(2)直流電流表滿量程50mA(3)交流電壓表滿量程30V,50Hz~1kHz(4)交流電流表滿量程50mA(5)歐姆表滿量程1kΩ,10kΩ,100kΩ三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(電路設(shè)計(jì)與調(diào)試)(1)設(shè)計(jì)完整電路。電路說(shuō)明:黑框以外部位是萬(wàn)用表的內(nèi)部結(jié)構(gòu),黑框以內(nèi)是四種可能的待測(cè)元件。四種功能的切換是以開關(guān)S1、S3、S4、S6的控制完成的,其中在圖示初始狀態(tài)下,開關(guān)S1賦予控制鍵A,其余三個(gè)的控制鍵是B,這就能有四種組合方式,從而達(dá)到四種電表的測(cè)量功能。所以得數(shù)據(jù)都是基于此圖制作,圖中的數(shù)據(jù)為量程的測(cè)量值對(duì)應(yīng)電流值,若要制作表頭,需要以此為依據(jù)。最后的原理圖,僅供原理參照作用,不做研究。圖圖SEQ圖\*ARABIC1運(yùn)算放大器組成萬(wàn)用表電路原理設(shè)計(jì)圖表SEQ表\*ARABIC1電表類型對(duì)應(yīng)表AB電表類型10直流電流01交流電壓11直流電壓00交流電流其中1表示對(duì)應(yīng)鍵在初始態(tài)下按下,0表示初態(tài)。黑框中以類似的方式快速切換,便于仿真的進(jìn)行。圖SEQ圖\*ARABIC2圖SEQ圖\*ARABIC2直流電壓表的設(shè)計(jì)電路圖表SEQ表\*ARABIC2直流電壓表調(diào)試記錄標(biāo)準(zhǔn)值測(cè)量值測(cè)量電壓絕對(duì)誤差相對(duì)誤差輸入電壓6V6.0025V0.0025V0.042%8V8.0015V0.0015V0.019%10V10.003V0.003V0.03%電阻R130V/60mA=0.5KΩ電表選用量程0——60mA(3)直流電流表的設(shè)計(jì)電路及測(cè)量結(jié)果(A=1,B=0)圖圖SEQ圖\*ARABIC3直流電流表的設(shè)計(jì)電路圖表SEQ表\*ARABIC3直流電流表調(diào)試記錄標(biāo)準(zhǔn)值測(cè)量值測(cè)量電壓絕對(duì)誤差相對(duì)誤差輸入電流4mA3.9992mA0.0008mA0.020%6mA5.9992mA0.0008mA0.013%8mA7.9992mA0.0008mA0.010%電阻R130V/60mA=0.5KΩR22.5KΩ電表選用量程0——60mA(4)交流電壓表的設(shè)計(jì)電路及測(cè)量結(jié)果(A=0,B=1)圖圖SEQ圖\*ARABIC4交流電壓表的設(shè)計(jì)電路圖表SEQ表\*ARABIC4交流電壓表調(diào)試記錄標(biāo)準(zhǔn)值測(cè)量值測(cè)量電壓絕對(duì)誤差相對(duì)誤差輸入電壓65.040V0.599V9.98%87.2015V0.7985V9.98%109.0020V0.9980V9.98%電阻R130V/60mA=0.5KΩ電表選用量程0——60mA(5)交流電流表的設(shè)計(jì)電路及測(cè)量結(jié)果(A=0,B=0):圖圖SEQ圖\*ARABIC5交流電流表的設(shè)計(jì)電路圖標(biāo)準(zhǔn)值測(cè)量值測(cè)量電壓絕對(duì)誤差相對(duì)誤差輸入電流44.235mA0.235mA5.875%66.357mA0.357mA5.950%88.475mA0.475mA5.935%電阻R130V/60mA=0.5KΩR22.5KΩ電表選用量程0——60mA表SEQ表\*ARABIC5交流電流表調(diào)試記錄圖SEQ圖圖SEQ圖\*ARABIC6歐姆表的設(shè)計(jì)電路圖表SEQ表\*ARABIC6歐姆表調(diào)試記錄標(biāo)準(zhǔn)值測(cè)量值測(cè)量電壓絕對(duì)誤差相對(duì)誤差輸入電阻600Ω601.8Ω1.8Ω0.31%9KΩ9.02KΩ0.02KΩ0.22%80KΩ80.35KΩ0.35KΩ0.44%電阻R11KΩR22.9KΩ電表選用量程0——1mA(忽略了Rm的影響)四、注意事項(xiàng)(1)運(yùn)算放大器的檢測(cè)用數(shù)字式萬(wàn)用表直流電壓檔,測(cè)量運(yùn)算放大器輸出端與負(fù)電源端之間的電壓值(在靜態(tài)時(shí)電壓值較高)。用手持式金屬鑷子依次點(diǎn)觸運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端(加入干擾信號(hào)),若萬(wàn)用表針有較大幅度的擺動(dòng),則說(shuō)明該運(yùn)算放大器完好;若萬(wàn)用表針不動(dòng),則說(shuō)明運(yùn)算放大器已損壞。(2)測(cè)量電流時(shí)應(yīng)注意消除電源產(chǎn)生的干擾連接電源時(shí),正負(fù)電源連接點(diǎn)上各接大容量的濾波電容器和小電容器,以消除電源產(chǎn)生的
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