万用表的设计与组装(北交).docx

姓名：闻健
学号：11211022
学院：电子信息工程学院
班级：通信1101班
首次实验日期：2012年9月17日
星期一 04时段
实验名称
万用表的设计与组装
整流和半桥整流，本次实验采用半桥整流法，-2所示。我们需要从表盘上读取的应该是交流电电压的有效值，但经过半桥整流后的交流电反映在直流电表
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上的是平均值，因此要建立平均值和有效值的关系，以将表头指针的指示转换为有效值。所以需串联一个电阻R4，它不仅仅是扩程电阻，还避免了负向电流空载，起到了保护电源的作用。
设交流电的峰值用Um表示，则根据中学物理知识可以算出有效值U和平均值U为
U=02πωUm2sin2ωtdt=Um2=10V
U=ω2π0πωUmsinωtdt=Umπ
所以，U=2πU=102π≈，即微安表测量交流电压达到满偏，即流过最大电流Ig时，。在计算R4的阻值时，还要考虑到二极管也会分得一部分电压，用标准万用表可以测量二极管的压降，设为U'，所以
R4=U-U'Ig'-Rg'
×100
用微安表制作电阻档的时候必须接入电源，因为只有这样才能使表头指针偏转，这是电阻表不同于电流表或电压表的特点之一。
在毫安表的基础上制作电阻档的原理如右图。电源为U=，在初次使用时调零电阻R1的滑动端调到最右端。电阻表的最右端是零刻度的位置，即Rx=0时流过微安表的电流达到满偏，据此，可以计算出电阻R5的阻值为
R5=UIg'-Rg'
当Rx=Rg'时，I0=Ig'2，此时表头指针恰好在刻度尺的正中央，因而将此阻值称为中值电阻，即电阻表的中值电阻等于此档电阻表的内阻。使用电阻表测量电阻，主要用刻度盘的右半和中值附近，中值电阻对于电阻表就类似于电流表的量程。改变中值电阻，就可改变量程。在万用表中，不同量程的电阻档，就是利用这个方法来实现的。
①调零电路
当干电池用久了，电动势会发生改变，将表棒短路，就令Rx=0，指针就不会只在“0Ω”处，这个现象称为电阻档的零点偏移，它给测量带来一定的系统误差。对此，最简单的克服办法就是调节R5的阻值，是表头指针仍回到“0Ω”处。这个办法虽补偿了零点漂移，但中值电阻发生了较大的变化，若再按原来电阻刻度读数，便会产生较大的测量误差。
在一般万用表中，-3所示的方法。它是在表头回路里介入对零点偏移起补偿作用的电位器
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R1，电位器的滑动端将它分成两部分。一部分与表头串联，其余部分则与表头并联。
当电池电动势高于标准值，电路中的总电流偏大，可将滑动触头左移，较少与表头并联的阻值，是分流增加。当实际的电动势低于标准值时，可将滑动触头右移，增大流经表头的电流。当表棒短路时，流经电流表的电流仍保持满刻度。
×10电路及说明
根据上述说明，改电阻表的量程即为改变电阻表的内阻，即中值电阻。
×100档的电路图，开关置于R6处即为×10档。
在×100档电阻表的基础之上改装成×10档电阻表时，只需按照将中值电阻变为×100的1/10即可。即
R6R5+Rg'R6+R5+Rg'=R5+Rg'10
所以 R6=R5+Rg'9
同样的道理也可以算出R7的阻值，在用某个档的时候只需将开关接在相应的位置即可。
六、操作步骤及实验数据

实验室中没有直流电源，只能使用实验箱里面的变压器输出的交流电，输出电压在10V --14V左右，而我们进行测量表头内阻和校准时需要使用直流电源，所以就需要自制一个简单的可调电压的直流电源方便我们使用。整流采用全桥整流，滤波用大容量的电容，电路图如下
右端即作为直流电源的正负极输出，输出电压在10V—12V左右。
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按照第2页的电路图测量微安表头的内阻Rg，G即为待测的微安表表头，毫伏表用标准的万用表来代替，电源用上面自制的直流电源。记录毫伏表和电阻箱的读数。
毫伏表： V 电阻箱R： 475 Ω

①首先，用标准万用表的电阻档测量调零电阻R1的阻值，然后让电阻箱R2的阻值为R-R1，按照直流电流档的组装电路进行组装即可。
调零电阻R1： 202 Ω
据此计算出电路图中各个电