数字欧姆表的设计

三 数字欧姆表的设计（选做实验）

【实验目的】

1、掌握数字欧姆表的工作原理、组成和特性； 2、掌握数字欧姆表的校准方法和使用方法；

【实验仪器】

1、DM-I数字万用表设计性实验仪一台 2、三位半或四位半数字万用表一台

【实验原理】

数字万用表中的电阻挡采用的是比例测量法，其原理电路见图1。

VREF+ A/D转换 R0 ZD UREF VREF－ IN+ 及 Rx UIN IN- 图1 电阻测

量原理

由稳压管ZD提供测量基准电压，流过标准电阻R0和被测电阻Rx的电流基本相等（数字表头的输入阻抗很高，其取用的电流可忽略不计）。

所以A/D转换器的参考电压UREF和输入电压UIN如下关系：

RUREF?0

UINRX即：

RX?UINR0

UREF根据所用A/D转换器的特性可知，数字表显示的是UIN与UREF的比值，当

UIN?UREF时显示“1000”，UIN?0.5UREF时显示“500”，以此类推。所以，当RX?R0时，表头将显示“1000”，当RX?0.5R0时显示“500”，这称为比例读数特

性。因此，我们只要选取不同的标准电阻并适当地对小数点进行定位，就能得到不同的电阻测量挡。

如对200?挡，取R01?100?，小数点定在十位上。当RX?100?时，表头就会

显示出100.0???。当Rx变化时，显示值相应变化，可以从0.1?测到199.9k?。

又如对2k?挡，取R02?1k?，小数点定在千位上。当RX变化时，显示值相应变化，可以从0.001k?测到1.999k?。（其余各挡道理相同，同学们可自行推演。）

数字万用表多量程电阻挡电路见图2。

2MΩ R5 900k 200kR4 90k 由上分析可知，

R1?R01?100?R2?R02?R01?1000?100?900?+V R3 R2 R1 Rt 9k 20kR3?R03?R02?10k?1k?9k??VREF+

2kΩ 900 200100 PTC 图2中由正温度系数（PTC）热敏电

A/D转换 阻Rt与晶体管T组成了过压保护电路，以防误用电阻挡去测高电压时损坏集成电路。当误测高电压时，晶体管T发射极将击穿从而限制了输入电压的升高。同时Rt随着电流的增加而发热，其阻值迅速增大，从而限制了电流的增加，使T的击穿电流不超过允许范围。即T只是处于软击穿状态，不会损坏，一旦解除误操作，Rt和T都能恢复正常。

VREF－ IN+ T Rx IN- 及 图2 电阻测量电路

【实验内容】

设计制作多量程数字欧姆表 1、制作

使用电路单元：三位半数字表头，电阻挡基准电压，分挡电阻器，电阻挡保护电路，量程转换与测量输入。

参照图2电路，连接成比例式多量程数字电阻表，“动片2”作为量程转换开关，“动片1”作为控制小数点显示的开关，自己设计连线。

2、用多量程数字电阻表测量电阻 （1）测量固定电阻器的阻值；

（2）测量可变电阻器（电位器）的阻值范围，观察其变化是否线性； （3）测量光敏电阻器的阻值，观察其阻值随光照强度的变化情况； （4）测量热敏（NTC）电阻器的阻值，观察其阻值随温度的变化情况； （5）测量晶体管管脚之间的正反向电阻，观测P-N结的单向导电性。 3、选做

（1）自己设计制作20MΩ电阻挡测量电路，用其测量人体皮肤的电阻（不同部位、不同干湿状态）。

（2）定性研究金属的阻温特性

测量对象为仪器中的小灯泡灯丝。先用电阻挡测出灯丝的冷态（常温）电阻，再用伏安法测出其在几种不同发光状态下的电阻，可画出灯丝的伏安特性曲线，分析其电阻随温度的变化情况。

【思考题】

1、本实验中dp1、dp2、dp3的选择对实际电压或者电流是否有影响？ 2、计算分压电路中电阻的阻值

例如 R5?R总U00.2?107??103?1(k?) Um52000R4?R总U00.2?R5?107??103?104?103?9(k?) Um4200式中的U0为表头的量程，Um5、Um4分别为第五、第四挡的量程。

请计算R3、R2、R1 3、 计算分流电路中电阻的阻值

例如 R5?U00.2U0.2??0.1(?)，R4?0?R5??0.1?0.9(?) Im52Im40.2式中的U0为表头的量程，Im5、Im4分别为第五、第四挡的量程。

请计算R3、R2、R1

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