基于集成运算放大器的万用表设计.docx

课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目: 基于集成运算放大器的万用表设计 初始条件： 可选元件：运放可选用LM353 OP07等，表头可选用动圈式表头（例如100μA的表头，其内阻约为1KΩ），或者选用3 1/2数字表头；自制直流电源；自备元器件，如：电阻、电位器、电容若干。可用仪器：示波器，信号源，毫伏表，万用表要求完成的主要任务: （1）设计任务根据已知条件，完成基于集成运放万用电表的设计、装配与调试。（2）设计要求① 直流电压表 满量程 +6V 直流电流表 满量程 10mA 交流电压表 满量程 6V，50Hz～1KHz 交流电流表 满量程 10mA 欧姆表 满量程分别为1KΩ，10KΩ，100KΩ ② 选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。（选做：用PSPICE或EWB软件完成仿真）③ 安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。时间安排：1、 2012 年11月14日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。2、 2012 年11月14日 至2013年1月20日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。3、 2013 年1月25日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录摘要41 绪论52.1设计的目的及主要任务52.1.1设计的目的52.1.2 设计任务及主要技术指标52.2设计思想63 设计原理63.1 运算放大器的工作原理63.2万用表工作原理及参考电路73.2.1直流电压表73.2.2直流电流表83.2.3 交流电压表83.2.4 交流电流表93.2.5 欧姆表104 总电路设计115 硬件调试116 心得体会137 参考文献14摘要本文从运算放大器电路的结构、原理出发，在查阅大量参考资料的前提下，在阐述运算放大器电路结构、原理的基础上,用运算放大器设计电路实现万用表的电路设计。通过仿真与实际电路性能指标的测试、分析、比较,总结出了直流电压、电流表，交流电压、电流表，以及欧姆表的电路图，最后进行实物的装配与调试 。关键词：运算放大器；万用表 ；小信号放大。1 绪论万用电表简称万用表。它是一种多量程和多电量的测量仪表，一般情况以测量电流、电压和电阻为主要目标，所以习惯叫三用表。普通的模拟电表，常以电磁式电流表（又称表头）作为指示器，它具有灵敏度高、准确度高、刻度线性以及受外磁场和温度影响小等优点，但其性能还不能达到较为理想的程度。在某些测量电路中，要求电压表有很高的内阻，而电流表的内阻却很低。将集成运算放大器与电磁式电流表结合，可构成性能优良的电子测量仪表。此外，通过万用表的组装，能够进一步熟悉万用表的结构、工作原理和使用方法，了解电路理论的实际应用，掌握仪表的装配和调试工艺，提高实际操作技能。2 设计内容及要求2.1设计的目的及主要任务2.1.1设计的目的①了解万用表的基本工作原理及其相关组成部分；②掌握用运算放大器组成万用表的设计方法；③掌握万用表的主要技术指标和调试方法。2.1.2 设计任务及主要技术指标① 直流电压表 满量程 +6V 直流电流表 满量程 10mA 交流电压表 满量程 6V，50Hz～1KHz 交流电流表 满量程 10mA 欧姆表 满量程分别为1KΩ，10KΩ，100KΩ ② 选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。2.2设计思想主要是用运算放大器构成各种简单仪表电路（包括直流电压表电路、直流电流表电路、交流电压表电路、交流电流表电路、欧姆表电路），然后通过仿真软件分别对各个独立的电路进行仿真，接着就是用食物对各个独立的电路进行调试，确认无误后画出整体电路图，最后进行整体电路的焊接与调试。3 设计原理3.1 运算放大器的工作原理 运算放大器具有两个输入端和一个输出端，如图3-1所示，其中标有“+”号的输入端为“同相输入端”，另一只标有“一”号的输入端为“反相输入端”，如果先后分别从这两个输入端输入同样的信号，则在输出端会得到电压相同但极性相反的输出信号：输出端输出的信号与同相输人端的信号同相，而与反相输入端的信号反相。 图3-1运算放大器所接的电源可以是单电源的，也可以是双电源的，如图3-2所示。图3-2运算放大器有如下两个特点：①输入端电压趋于零，可做“虚短”、“虚地”处理。②输入端子电流趋于零，可做“虚断”处理。本次设计涉及到两种运放：uA741 ，LM324。 单运放uA741 四运放LM3243.2万用表工作原理及参考电路在测量中，电压