毫伏表的原理

  仪器网 ·  2012-08-16 09:08  ·  39889 次点击
毫伏表是一种可以测量微弱信号的交流电压表品牌,是无线电制作中的常用仪表之一。本文介绍一款适合业余自制的毫伏表,由于在电路设计上采用了运算放大器,因此具有灵敏度高、测量电压范围宽、频带宽、输入阻抗高的特点,并且制作容易、调试简单。MRO该毫伏表的主要技术性能如下:
①测量交流电压范围:0.1mV~300V共分11档量程,即:3、10、30、100、300mV,l、3、10、30、100、300V档。
②被测电压频率范围;20Hz~100kHz。
③输入阻抗:1MΩ。
④测量误差:土3%以内。
一、毫伏表电路原理与特点
毫伏表电路图见图1,图2是其方框图。被测信号由X端输入,经分压器(1)分压得到适当范围的电压送入电压跟随器IC—l。由于集成运放电压跟随器具有输入阻抗极高、输出阻抗极低的特点,所以接上后面的分压器(2)和放大器后,仍可保证整个毫伏表具有高输入阻抗的特点。IC—l的输出信号经分压器(2)再次分压后送到放大器进行放大。Sl—l与S1—2是同轴联动转换开关,分压器(1)与(2)组合分压的结果,便实现了量程转换,因此Sl即为量程选择开关。
集成运放IC-2和IC-3组成两级反相输入宽频带放大器,每级电压放大倍数20倍(26dB),两级共放大400倍(52dB),这样设计的目的是为了展宽放大器的频带。放大后的信号电压送往整流指示电路。
整流指示电路包括整流器和表头。集成运放1C-4、二极管VDl~4等组成一个精密波整流器,整流桥VDl~4接在集成运放的反馈回路中,直流微安表头PA接在整流桥的对角线上。被测电压正或负半周时,表头PA中的电流方向始终不变,为全波整流电流,其值大小仅与被测电压和电阻(R16+RPl)的阻值有关,而与反馈回路的电压无关,即表头内阻和整流二极管的非线性都不会影响测量精度,即使温度引起的二极管特性的变化也不会影响表头指示值,且表面刻度为线性均匀刻度。
二毫伏表元器件选择
集成运算放大器1C选用LM324,这是一种常用通用型四运放电路,其引脚如图3所示。当然IC也可选用其它四运放电路,如TL084等。
表头PA选用磁电式微安表,满度电流(灵敏度)100~300μA均可,内阻不限。
整流二极管VD1~4选用2CK系列硅开关二极管。电阻全部选用1/4W以上的金属膜电阻。分压器电阻R1~R3、R5~R9要求阻值精确,否则将影响毫伏表的精度。非标称电阻可从相邻近的标称电阻中挑选。RPl为微调电阻。电容C1选用耐压≥630V的无极性聚酯电容。其它电容耐压≥35V即可。输入插座X采用廉价的莲花插座,可降低成本,探头线亦相应地采用莲花插头。量程选择开关Sl采用2刀11掷旋转式波段开关。正、负电源GBl、GB2采用2节9V叠层电池。VD5是发光二极管,作电源指示用。
三毫伏表制作与调试
1.结构特点:由于毫伏表具有很高的输入阻抗和灵敏度,极易受到干扰,因此应采取电磁屏蔽措施,包括采用金属机壳(可用铝饭盒代用)并与电路中的地相连通,探头线采用屏蔽线等,以抗干扰。分压器各电阻直接焊在量程选择开关上,减少了与印刷电路板之间的连线,且电路一点接地(机壳),避免杂散耦合。采用电池供电,消除了由交流电源线引进噪声的可能。这些措施保证了毫伏表正常可靠地工作。
2.电路板制作:准备一块7X7(cm)的敷铜板,按图4制成印刷电路板,并打好元件引脚孔和安装孔。然后按图4将各元件焊入电路板,应先焊入其它元件,最后焊入集成运放。
3.绘制表面刻度:刻度线为两条,上面一条为0~10刻度,将刻度线等分10份,每份再等分10小格;下面一条为0~3刻度,将刻度线等分3份,每份再等分10小格(图6b)。·将绘好的刻度贴在表头原刻度上即可。
完整版:http://www.94117.net/lite/jishu107.html

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