任务单：２38号
1 表头满偏电流50μA 2 DＣ.A:引入电流0.18mA
３ 表头内阻+附加串联电阻为Ｒg=3.3ＫΩ
一、 已知参数:
1．每人的任务条 （每人不同，最后将任务条并设计作业一齐订好上交!） A．直流电流档的引入电流 ０。18mA（每人不同）
B。测量机构总阻值（内阻+附加电阻＝电阻Rg ３.3KΩ ，每人不同） 2。公共参数(每人相同）
A。 测量机构的电流灵敏度：满刻度电流ＩＳ
５０μＡ
（每人不同）
Ｂ．DＣ。A：2。5级 1mA 10mA 5A C．DC。V：2．5级 2。5V １0V 250Ｖ
输入阻抗为： １ / IS D．AＣ.V：５．０级10V 5０V ２５0V 1００0Ｖ 输入阻抗为; 4ＫΩ / 整流系数为：0.441，二极管正向电阻为：6０0Ω 交流调节电阻为2 K～３K
E.Ω:2.5级 ×1 ×10 ×100 （扩展量程×１K)
电阻中心值:２2Ω
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: ﻩ（1）DＣ。A量程的元件参数设计。
ﻩ设计一个多量程环形分流式直流电流表，如下图。
ﻩ设表头内阻为Rg,电流灵敏度为Ｉｇ，扩大的电流量程为I1、I2、I３、I引,计算各分流电阻R1、R2、R3、Ｒ4。 1)当电流为I引时,
Rs=R１+Ｒ2+R3+R４=Iｇ*Rg/(I引－Iｇ）
v
=0。０0005＊3300/（0.0001８－0.0０005）＝1296．2３0８Ω ２)当电流为I３时,
R1+R２+Ｒ３＝Ｉg*（Rg+Ｒs）/Ｉ3=0．000０5＊（3300+１２9６.2308）/0。００1=22９。８115Ω ３）当电流为I２时，
Ｒ1＋R2=Ig*(Rg+Rｓ）/I２=0.00005*（330０+1２9６。230８）/0．0１=22.9８11Ω
4） R1＝Iｇ＊（Rｇ+Rs）/I１=０。0０0０5*（33００+1２96。2308）/５=0。0４59６Ω
由2)３）4）可得
R２=２2.98１1-0。0４５96=22。9３5１Ω R３＝2２９。8115—22。9811=206．8304Ω
5）Ｒ４＝Ｒs—（R1+Ｒ2＋R3）= 1２９6.23０8-２29。８1１5=１066。4193Ω (2)ＤC。A量程的分电路调试图。
2。DＣ.V量程的元件参数设计和分电路调试图:
（１）DC.V量程的元件参数设计。
设计一个多量程直流电压表电路，如下图。 设表头内阻为Rg，电流灵敏度为Iｇ。 先计算Ｒ1
R1=U1/Iｇ—Rｇ=2.5／０。0０00５—3３00=4670０Ω 然后再用一段电路的欧姆定律分别计算R2，Ｒ3
R２=（U2—U1)/Ｉg=(10—2。５）/０。００005=1500０0Ω R3＝（Ｕ3—U2）/Ig＝（250—10）/０.0０00５=４8００0０0Ω (2)ＤＣ。V量程的分电路调试图:
3.AＣ。V量程的元件参数设计和分电路调试图：
（1）AC.Ｖ量程的元件参数设计。
交流电压的分流电阻计算和直流相似.交流电压的分压电阻电路如下图. 设表头内阻为Rｇ,电流灵敏度为Ig。
１） 根据给定的交流电压灵敏度（输入阻抗Z)计算出交流引入电流(二极管前)I＝1/Z=1/4000=０。００02５A
２) 由交流引入电流I计算出半波整流后的（二极管后)的电流Ik＝Ｉ＊0.435＝０.00０１０8７5A 3） 计算分流电阻
Ｒ＝Ig＊Rg/(Ik—Ｉg)=0。０0０05＊３300/(0.00010875—0．０0005）＝２80８.51０638Ω
4) 可调电阻RP一般由经验取输入阻抗Z的一半 RP＝Z/2=200０Ω
５) 计算Uｏ=Ｕg+URＰ+UVD１ 。式中，Ｕg是测量机构内阻Ｒg上的电压;ＵR是电位器RP上的电压;UＶD１是二极管VＤ１上的压降,硅管UVＤ1=0.65V.
Uｏ＝Ug+UＲP+ＵVＤ1＝Ｉg＊Rg+RＰ*Ik+ＵＶＤ1=0。00005*33０0+2０00*0。００01087５+0.6５＝1.０325Ｖ
6） 参考上图,计算各分压电阻：
R１＝（U1—Ｕo)／Ｉ＝(１0－1。０3２５）／０。０００25＝ 35８７0Ω R2=（Ｕ２—Ｕ1)/I＝(5０—１0）/０.0002５＝16０００0Ω R3=（U3-Ｕ2）/I=(250—５0）/0.000２5=8000０0Ω
R4=（Ｕ4-U３)/I=（1０00－２5０）/0.00０２5＝30000０0Ω
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的小幅摆动，VＤ2为保护二极管。 （2)AＣ.V量程的分电路调试图
4．Ω量程的元件参数设计和分电路图:
(1）Ω量程的元件参数设计
1.挡基本电路
如上图所示是电阻档基本电路，其中ＲP为调零电位器；ＲP和Rｄ组成分流电阻。
1) 电位器RP触点移到b点，电池电压最高（E=１。６Ｖ）.此时分流电阻为
Rb(分流电阻小，分流电流大). 2） 电位器RP触点移到ａ点，电池电压最低(E=1。2Ｖ).此时分流电阻为Ｒb+RP
（分流电阻大，分流电流小)。
３） 电位器RP触点移到b、a之间，电池电压为标准（E＝1.5V），此时分流
电阻为Rｂ及RP的一部分之和. 2.零支路电阻Rｂ和ＲP的计算 各档电阻中心值:
低倍率挡，Ｒ×１ 的电阻中心值RZ1 = 22Ω 中倍率挡，R×10 的电阻中心值ＲZ2 ＝ 2２0Ω 高倍率挡，R×1０0 的电阻中心值RZ3 = 220０Ω 最高倍率挡，R×１k 的电阻中心值RＺ4 = 22ｋΩ
先以电阻测量高倍率档电阻中心值ＲZ3计算E不同时的电流，以保证Ｒｘ=0时能调零.例如,RZ3=2２0０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,表头内阻为Rg时，计算如下 １) 当RＰ指在a点时的总分流电阻Rｂ+RP；
Rb＋RP=Ig＊Ｒg/（Imin—Ig)=０.0００05＊3300／（0．００0545-0。00０05）=3３3。33333Ω
2) 当RP指在b点时的分流电阻Rb；
Ｒｂ=( Rb+RP)＊Imin/Imax＝333.3333３＊０．00０５45/０。0００727=249．885３7Ω
３） 计算分流电位器ＲＰ；
RP=（ Ｒb+RP）- Rb=83.4４796Ω 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确定的.因为电位器RP是变数，设电位器RＰ触点在中间，阻值为RP／2，接入Ｒd后,该档的总内阻等于ＲZ3,
因此有
Rd＝RZ3—（Rg+RP/2)＊(Rb+RP/2）/[( Ｒg＋RＰ/2)＋（ Rb＋ＲP/2)］=１93１。795057Ω
4.各倍率电阻的计算：
各倍率电阻的电路如下图所示。
1) 设R1为中心电阻ＲZ1=22Ω时的并联电阻，考虑电池内阻ｒｏ一般为0。9～
1.1Ω,从端口看ＲZ1-ｒｏ＝ＲZ3//R。取ro＝1Ω, 则有
Ｒ16＝（RＺ1-ｒo)＊RZ3/［RZ３—(ＲZ1—ro)］=(2２—１）*2200／（2200—(22－1）)＝21.20２386Ω
2） 设R2为中心阻值RＺ2＝2２０Ω时的并联电阻，同样有
R1７=RＺ２＊ＲZ3/（RZ3-RZ2)=2２0＊2２00/（2２00－220）=244.444444Ω
3) 设Ｒ3为中心阻值RZ2=22０0Ω时的并联电阻，则有 R1８= ＲZ3*RＺ3／（RZ3—ＲＺ3）=∞
4) 设R1k为测量最高倍率档(Ｒ×1ｋ)串联电阻，由于其电阻中心值太大，致
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，比高倍率挡大十倍，因而电源电压也大十倍,选电源EE为15Ｖ的层叠电池,同时无分流电阻（R3＝∞），可见最高倍率挡也无法分流电阻，工作电流与高倍率挡相同.则高倍率挡串联电阻
Ｒ１k＝RＺ4-RZ3—REE=22000—220０－10０0＝1８800Ω 式中ＲEE为电源EE的内阻,约为1ｋΩ.
（2）Ω量程的分电路调试图
三、总线路图
DＣ。V挡 ＤＣ．Ａ AC。Ｖ Ω挡
四、校验图及达到的精度等级:
DC.Ａ 校验图和校验精度等级的表格:
接入电流源电流端 Ｉ1 接入电流A 5 5/3 10/3 0。01 0.01/3 0.02/3 电流表输出电流μA 理论输出电流μA 50 50.0 １6。67 50/3≈1６。6６７ ３3。33 １00／3≈3３。333 50 50。０ 16。67 ５0／3≈1６.667 3３。33 10０/3≈33.3３3 Ｉ２ I3 I引 0.00１ 0。001/3 0。0０2/３ ０.０0018 0。000０６ 0。0００１2 50 １６.6７ 33.３３ 50 １6.６7 33.３3 5０.0 50/３≈16.６６7 100/３≈33.３33 ５０．0 5０／3≈16。6６7 100/３≈33。333 DC.A 准确度等级为 ±k％=0。03/５０*１０0%＝０.06％〈2。5％，满足要求。
DC。V校验图和校验精度等级的表格:
接入电压源电压端 U1 接入电压V ２.5 ２。5/３ 5／3 10 １0／3 20/3 250 ２50/3 500／3 电流表输出电流μA 理论输出电流μA 5０ 50。0 16.６7 ５0/3≈1６.6６7 33．33 100/3≈33。3３3 50 50。0 16。67 5０/3≈16。66７ 33．33 1０0/３≈33。３３3 50 50.0 16。67 ５0/3≈16。667 33。３３ 1０0/３≈３3。3３3 Ｕ2 Ｕ3 DＣ.V 准确度等级为 ±ｋ%=0．0３/5０*10０%＝0。06％<2.5%，满足要求。
ＡC.V校验图和校验精度等级的表格:
1)。1０V交流电压挡检校：（合上1) U1/V 电流表示数实理论输出电流绝对误差/μA 最大绝对误差验值/μＡ μＡ /μA 10 ５1．３2 50.0 １.３2 １。7９ 10/3 14.8７ 50/３≈16。-1。79 667 20／3 33。０9 100/3≈—0。２4 33．333 AC。V 10V挡准确度为: ±ｋ％=1。７9/５0*1０0％ =3.58％<5％,满足要求.
２）。50V交流电压挡校验（合上2） U2/V 电流表示数实理论输出电流绝对误差／μ最大绝对误差验值/μＡ μA A /μA 50 51.７5 5０。０ 1。75 １。75 ５0/3 １6.8３ 50／3≈16.60.１６ 100/3 34.27 ６7 １00/3≈33.333 0。9４ AＣ。Ｖ 50V挡准确度为： ±k％=１.75/50*1０0 ％=３。5%〈5%，满足要求。
3).２50Ｖ交流电压挡校验(合上3）： Ｕ3／V 电流表示数实理论输出电流绝对误差/μA 最大绝对误差验值/μA μA /μA 25０ 51.８9 50。0 1.89 1．８9 25０/3 17.2１ 50/3≈16。66０。54 ７ 500/3 3４.52 １0０/3≈1.19 33．３３３ ＡC.V 250V挡准确度为： ±ｋ%=1。89/50＊10０％=3．78％〈5%,满足要求。
４)．１000V交流电压挡校验（合上4） U4/V 电流表示数实理论输出电流绝对误差/μ最大绝对误差验值/μA μA Ａ ／μA 100０ 51。9０ ５0．0 1.90 1。90 1０00/３ 17．26 50/3≈１6。６0。５９ 6７ 2000／3 34。56 １00／３≈31。23 ３。３3３ AC.Ｖ 1０00V挡准确度为: ±k％=１。9０／50*1０0％=3。8％〈5％ ,满足要求。
Ω校验图和校验精度等级的表格：
1）.1.2V档调零图 中心电阻值/Ω ２2 220 220０ ２２０00 ２）.１。6V档调零图 中心电阻值／Ω 22 2２０ 220０ 22０00 4）。22Ω校验图： RX/电流表示数实验值/μΩ A 22 ２３。4６ 电流表输出电流／μＡ 49。9４ 49.94 ４9.94 / 电流表输出电流／μＡ 50.97 50。97 50。97 / 理论值/μＡ 25 绝对误差/μA ０.54 最大绝对误差/μA 1。03 １1 66 5。5 １1０ 32。2９ １1。７3 3９。５4 7.８2 ３３。33 12。50 40 8。３3 1.03 ０.８ 0。4６ 0.５1 仪表准确度为：
±k％=1。０3/50＊１０0%＝２．06％ <2．5％，满足要求.
5).220Ω校验图 RＸ/Ω 220 110 6６0 5５ 11００ 仪表准确度为：
±ｋ％=0．8/5０*１００%=１。6％〈2.5％，满足要求。
6)。22０0Ω校验图: RX/Ω 电流表示数实验值/μA 2２０２4．76 0 110０ ３２。93 660０ 12.4３ 550 39．４3 １1000 ８．2９７ 理论值／μA 25 ３３。33 1２。50 40 ８．33 绝对误差/μA 0．２4 0．４ 0。07 0.57 0．033 最大绝对误差/μA ０.5７ 电流表示数实验值／μA ２4．５４ 32．６9 １2.2９ 39。２0 ８.197 理论值/μ绝对误差/μA A 2５ 0．46 33。33 0。６4 1２。５０ 0。21 40 0．8 8．33 0。133 最大绝对误差/μＡ 0．8 仪表准确度为：
±k%＝0.５7/５0＊100%=1。1４%〈2．５％，满足要求.
７)。22０00Ω校验图: ＲX／ kΩ 22 1１ 6６ 5.５ 电流表示数实验值/μA 2４.１７ ３2.５5 11.59 ３9。85 理论值/μA ２5 33。３３ 12。５0 4０ 绝对误差/μA ０。83 0.78 0。41 0.15 最大绝对误差／μA 0.93 １10 7。40 8。33 0.９３ 仪表准确度为：
±ｋ%＝0.9３/50*100％=1。86％〈2。5％,满足要求．
五、元件、开关及功能表：
元件或开关 直流电流档 Ｓ１ Ｒ1,Ｒ2，R3,R4 Ｓ5 ,Ｓ6,S７ 直流电压档 S2 R５，R6,R7 S8,S9,S1０ 交流电压档 S３ ＲＰ Rc Ｃ1 D1 D２ Ｒ8,Ｒ9,R10,R１1 S11,Ｓ12，S１3，S１４ 欧姆档 S4，Ｓ18 Rｂ RP２ Rd R16，R17 S15 ，S１6 ,S17 ,S18 VE VE2 R0 REＥ R1k
名称 直流电流表选择开关 直流电流表分流电阻 直流电流表调档开关 直流电压表选择开关 直流电压表分压电阻 直流电压表调档开关 交流电压表选择开关 可调电阻 分流电阻 滤波电容 AC/DＣ转换器 保护二极管 交流电压表分压电阻 交流电压表调档开关 欧姆表选择开关 分流电阻 可调电阻 串联电阻 欧姆表分档电阻 欧姆表调档开关 低中高档电压源 最高档电压源 ＶE内阻 VE2内阻 最高倍率档串联电阻 功能 选定或断开直流电流表档 保证各个电流档的内阻 调节选择直流电流档 选定或断开直流电压表档 保证各个电压档的内阻 调节选择直流电压档 选定或断开交流电压表档 调节交流电压表内阻 分流 防止整流后的脉动波形使表的指针不停小幅摆动 将交流转换成直流 保护电路 保证各个电压档的内阻 调节选择交流电压档 选定或断开欧姆表档 分流 调节欧姆表内阻 调节欧姆表内阻 保证各个欧姆档的内阻 调节选择欧姆档 提供低中高档表内电压 提供最高档表内电压
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