综合实训用运算放大器组成万用电表的设计与调试
一、实训目的
1、设计由运算放大器组成的万用电表2、组装与调试
二、设计要求
1直流电压表2直流电流表3交流电压表4交流电流表5欧姆表满量程6V满量程10mA满量程6V，50Hz～1KHz满量程10mA满量程分别为1KΩ，10KΩ，100KΩ
三、万用电表工作原理及参考电路
在测量中，电表的接入应不影响被测电路的原工作状态，这就要求电压表应具有无穷大的输入电阻，电流表的内阻应为零。但实际上，万用电表表头的可动线圈总有一定的电阻，例如100μA的表头，其内阻约为1KΩ，用它进行测量时将影响被测量，引起误差。此外，交流电表中的整流二极管的压降和非线性特性也会产生误差。如果在万用电表中使用运算放大器，就能大大降低这些误差，提高测量精度。在欧姆表中采用运算放大器，不仅能得到线性刻度，还能实现自动调零。1、直流电压表图11为同相端输入，高精度直流电压表电原理图。为了减小表头参数对测量精度的影响，将表头置于运算放大器的反馈回路中，这时，流经表头的电流与表头的参数无关，只要改变R1一个电阻，就可进行量程的切换。
f图11
直流电压表
表头电流I与被测电压Ui的关系为
应当指出：图11适用于测量电路与运算放大器共地的有关电路。此外，当被测电压较高时，在运放的输入端应设置衰减器。2、直流电流表图12是浮地直流电流表的电原理图。在电流测量中，浮地电流的测量是普遍存在的，例如：若被测电流无接地点，就属于这种情况。为此，应把运算放大器的电源也对地浮动，按此种方式构成的电流表就可象常规电流表那样，串联在任何电流通路中测量电流。
图12
直流电流表
表头电流I与被测电流I1间关系为－I1R1＝（I1－I）R2
f可见，改变电阻比（R1／R2），可调节流过电流表的电流，以提高灵敏度。如果被测电流较大时，应给电流表表头并联分流电阻。3、交流电压表由运算放大器、二极管整流桥和直流毫安表组成的交流电压表如图13所示。被测交流电压ui加到运算放大器的同相端，故有很高的输入阻抗，又因为负反馈能减小反馈回路中的非线性影响，故把二极管桥路和表头置于运算放大器的反馈回路中，以减小二极管本身非线性的影响。
图13
交流电压表
表头电流I与被测电压ui的关系为
电流I全部流过桥路，其值仅与Ui／R1有关，与桥路和表头参数（如二极管的死区等非线性参数）无关。表头中电流与被测电压ui的全波整流平均值成正比，若ui为正弦波，则表头可按有效值来刻度。r