基于单片机的多功能数字测量仪毕业论文设计

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图3-6直流电流测量电路

如上图，使用有一定规律的R20~R23电阻组合构成精密的电阻分流器，能够实现分流的目的，通过测量参考电压经过计算得到实际的电流值。

3.2.4直流电压测量电路

在基准数字测量表头前面加一级分压电路(分压器)，可以扩展直流电压测量的量程。如图3-7所示，r1、r2为分压电阻，Ui0为扩展后的量程。

图3-7分压电路原理

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图3-8多量程分压器原理

由于r>>r2，所以分压比为 扩展后的量程为

Ui0?r1?r2U0 （3-8） r2U0r?2 （3-7） Ui0r1?r2 多量程分压器原理电路见图3-8，5档量程的分压比分别为1、0.1、0.01、0.001和0.0001，对应的量程分别为2000V、200V、20V、2V和200mV。

采用图3-8的分压电路虽然可以扩展电压表的量程，但在小量程档明显降低了电压表的输入阻抗，这在实际使用中是所不希望的。所以，实际数字万用表的直流电压档电路为图3-9所示，它能在不降低输入阻抗的情况下，达到同样的分压效果。

图3-9 使用分压电路

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例如：其中200V档的分压比为

R4?R510K 1 （3-9） ??0.00R1?R2?R3?R4?R510M其余各档的分压比可同样算出。

实际设计时是根据各档的分压比和总电阻来确定各分压电阻的。如先确定 R总?R1?R2?R3?R4?R5?10M （3-10） 再计算2000V档的电阻

R5?0.000总 1?R1K （3-11）再逐档计算R4、R3、R2、R1。

尽管上述最高量程档的理论量程是2000V，但通常的多功能数字测量仪出于耐压和安全考虑，规定最高电压量限为1000V，本次设计最高电压量限为200V。其中本次设计的直流电压测量电路见图3-10.

图3-10直流电压测量电路

如上图，使用有一定规律的R1~R4电阻组合构成精密的电阻分压器，能够实现分流大电压的目的，即0~200V的电压一律衰减到200mV以下，通过测量参考电压，经过计算得到实际的电压值。

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3.2.5电阻测量电路

图3-11电阻测量

多功能数字测量仪的电阻档采用的是比例测量法，其原理电路见图3-11。 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有如下关系：

UREFR0? （3-12） UINRXUINR0 （3-13） UREF即 RX?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档。

如对200Ω档，取R01=100Ω，小数点定在十位上。当Rx=100Ω时，表头就会显示出100.0Ω。当Rx变化时，显示值相应变化，可以从0.1Ω测到199.9Ω。 由上分析可知，

R1=R01=100Ω R2=R2-R20=900Ω R3=R3-R30=9k R4=R4-R40=90k

其中 R2、R3···为基准电阻，R02、R03为相应基准电阻的一半。

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