万用表设计报告.pdf

1 MF -50 型 万 用 表 报 告班级：姓名：指导老师：时间：2 目录1、MF-50 型万用表方框图第 3 页2、MF-50 型万用表原理图第 4 页3、MF-50 型万用表原理第 5-17 页4、MF-50 型万用表安装图第 18 页5、MF-50 型万用表元件清单第 19-20页6、MF-50 型万用表调试第 21-22页3 一 MF-50 型万用表方框图电源电路晶体管电流放大倍数测量电路电阻测量电路交流电压测量电路直流电压测量电路直流电流测量电 路电压扩量程（开路转换式）闭路式扩程电路整流电路调整电路 偏置电路直流电路档直流电压档交流档欧姆档晶体管测量档4 二、 MF50 型万用表原理图_+80uA1N40011N400122uFR1R2R3R4R5R7R91K2.7 Ω27 Ω270 Ω2.7K3.5K820 Ω1N40011N4001250252.5mA2.510502501K1K2505010hFEX1X10X100X1KX10K15V+-36.1KVΩV75K400K2M3M800K160K86.6R24 9R22 100R21 1.1KR2015V88KR23R195.78K23.7KR1143.2KR26PNPebcebc20.5K*++100uA+2.5ANPN+-万用表原理图5 三、MF50 型万用表工作原理（一） 万用表的表头万用表的表头是一支灵敏度较高的磁电式微安表。

它的直流灵敏度（即满偏电流值）Ig,一般为几十至几百微安当直流电流I 流经表头时， 产生的电磁力矩Mi=NIBS,此时游丝因扭转而产生反向力矩Mr=αθ( 其中为游丝扭转系数) ，当两力矩平衡时，指针偏角θ时，则I= αθ/NBS=Kθ指针偏角 θ线性地表示出直流是量值当经整流的非正弦周期电流|i(t)|流经表头时， 则产生瞬间时电磁力矩Mr=|i(t)|NBS，根据动量矩定理， 合外力矩的冲量等于物体动量的增量故（ M ｉ－Ｍｔ）ｄｔ＝?（Ｉｗ）试中I为转动部分的转动惯量，w 为角速度，当频率较高（f>10KH）时，偏转指针基本保持稳定的偏角θ则0)(]|)(|[ 0IwdtBStiNTTKTdttiNBST|)(| 0故非正弦周期电流平均值Irect为KdttiITTrect| )(| 01可见非正弦周期电流整流平均值与等量值直流电流产生相同的偏角 θ，故指针偏角 θ亦可线性地表示出非正弦周期电流的整流平均值万用表的表头有一定直流电流电阻Rg,一6 般为几百欧姆至几千欧姆为了设计计算及调试方便常在表头上串联一个与表头内组Rg接近相等的可调电阻R0，使表头支出电阻RG=（Rg+R0）, 并调为一个简单整数。

MF-50 型表头 Rg在 950Ω~1050Ω之间，故选用1KΩ可调电阻，使RG=1.4KΩ如图 2-1-1 RG-+RgR0图2-1-1 表头支路电阻 RG=（Rg+R0）（二）直流电流的测量图 2-1-1 所示的表头所测电流不能超过表头满偏电流Ig ，为了测量较大电流，需进行电流扩程图2-1-2 是两种扩程式，图（ a）为开路式扩程电路，它的严重缺点是载流换挡时， 所有的电流流过表头，使表头过流甚至烧毁因此，开路式扩程不能用于电流测量电路图（b）为闭路式扩程电路，与表头过头固定并联电阻Rs，并有 Rs的表头叫综合表头综合表头的满偏电流IG 为了最大限度提高表头灵敏度，又便于计算，取IG为最接近Ig 的整数值 MF-50 型，Ig=91.43uA ，取 IG=100uA7 -+K-+（ a ）-+K（b）++-IGRs图 2-1-2 两种扩程方式GRIgRs）Ig-I（GG GRIgIIgRs对于 MF-50 型万用表KRs94.1443.911004.143.91为了获得不同的电流量程，可以用若干电阻R1、R2、R3⋯⋯串联， 使 Rs=R1+R2+R3+⋯⋯+R9，从这些串联电阻中间抽头，获得不同的量程ID。

如图 2-1-3 MF-50 型万用表电流量限ID分档为I1=2.5A I2=250mA I3=25mA I4=2.5mA Is=100uA=IG Rs的串联电阻8 gRRRRRIIGs1)(1116.0597.05.21043.9110)4.194.14()( 1631IIRRgGsR4.51)(22RRIIRRgGs54)(12)( 33RRRIIRRgGs540)(123)(44RRRRIIRRgGs由于 I1=2.5A ，电流量值比较大，转换开关容易损坏，故 2.5A 档不通过转换开关，直接从面板引出，从上述量限抽头可见， 图中抽头点右移，量限减小， 最下量限为100uA为了减少转换开关档位，将100uA直接从面板引出IGRs100uA R1R2R3R4ID+2.5A图 2-1-3 直流电流测量A 档（三）直流电压的测量改装后的综合表头所测最大电压GSGSG GIRRRRU**很低为了扩大量程，须根据最小电流量程IG 串入不同降9 压电阻，电压扩展量程采用开路转换形式，如图2-1-4R12R13R14R11 + UD图 2-1-4 直流电压测量V 档综合表头直流电压灵敏度 GGIK1 ， 单位 1V?（1-4）MF-50 型万用表直流电压灵敏度V101001K uAKD综合表头内阻RA=RG//RS=1.28kΩ直流电压限量UD 分为 2.5V、10V、50V、250V、1000V五档，各档降压电阻RD 可由式（ 1-5）计算。

ADDDRUKR（1-5）故各档压降电阻分别由R11、R12、R13、R14 构成，其中R11=10K*2.5-1.28K=23.72kΩ取 23.75kΩR12=10K*(10-2.5)=75kΩR13=10K*（50-10）=400 kΩR14=10K*（250-50）=2MΩ直流电压 1000V 档应再串入电阻10K*（100-250）=7.5MΩ 由于此电阻太大，误差大，故采用降低电压灵敏度来10 实现四）交流电压测量由式（1-2）可知磁电式仪表可以测量周期电流的整流平均值，对于正弦电流全波整流平均值与正弦电流有效值关系为，IIrect22, 而半波整流时 ,IIrect2 ，即正弦电流半波整流平均值为其有效值的2.22 倍常用万用表通常利用测量半波整流平均值来测量正弦电流的有效值，r e c tr e c tIII22. 22为了减少档位，一般万用表均不设使用很少的交流档ME-50 型万用表综合表头最小限量为uAIG100，则对应的交流最小值为uAuAI222100*22. 2min为了设计方便，取其交流表头电流灵敏度为I =250uA，则交流电压灵敏度AK=4 VK由于二极管半波整流时整流效率为，其中硅管98.0*2IIrect如图 2-1-5 所示的 MF-50 型表内11 -++-图 2-1-5 半波整流示意图RAM1N40011N4001+AMR9100uAI~Lg rectSD AMIIRRR*)(MF-50 型表取663 10*43.91* 10*3 .11010* )94.144. 1(R=13.54 kΩ考虑二极管整流效率的差异、表头满偏电流gI的误差，MI应有%)5(的可调范围。

MaxI=110.3*1.O5=115.8uA 当m i nAMR=12.9KΩmaxMI=110.3*0.95=104.8uA m a xAMR=14.26KΩ故 R9=Rs-RAM ，R9 应在0.68~2.04K 范围内取值 ,去经验值1.336KΩ交流表头内阻 SGAMSGAM MRRRRRRR)(MF-50 型交流表头内阻MR=2294Ω则流经交流表头的半波电流有效值电压为12 VIRUr e c tMM57. 010*250*2294*6二极管正向压降0.5V， 交流电压测量共分为10V、 50V、 250V、1KV四档，如图2-1-6，各压降电阻的值为-++-图 2-1-6 交流电压测量V 档+AMR9100uALR18R17R16R15~R15=KA*(10-UM-0.5)=35.7K ΩR16=KA*(50-10)=160KΩR17=KA*(250-50)=800K ΩR18=KA*(1000-250)=3M Ω上述电阻R15~R18是针对电压灵敏度为4vk设计的，故直流电压仍可利用此电阻总值，保持直流电压灵敏度为4vk的条件下，实现1KV 档的测量如图2-1-7，其满偏电流5I=250uA KRRRRIIRRRGGSG4 . 5) 4321(* )(5表头内阻变为KRRRRRRRSGAFSGAF F8. 3)(应串降压电阻为MKVVK996. 38 . 31000*4，即13 采交流 1000V 降压电阻时，电压误差仅为万分之三。

图 2-1-7 直流电压测量1000V+AM100uALR18R17R16R15FR6I5（五）电阻的测量从Rs上各电阻间任意抽头，串入一个电阻R19和电池，即可用于测量电阻阻值，如图2-1-8图2-1-８ 电阻的测量A100uALＦＧＮ ＨＭＲ１９ＲＸＥ当外电路短路（即被测电阻Rx=0）时，对于一定的电池电动势，调整串联电阻Rs的抽头点，使表头指针满偏，总电流为Ia，此时闭合电路的总电阻称为中心值电阻Ra；当外电路被测电阻Rx=Ra时，闭合电路中电流为1/2Ia，当然表头指针偏角为最大偏角的一半当Rx=0 时，指针偏角为M14 Rx=Ra1/2MRx=2Ra1/3MRx=NRa1/（N+1）M指针标盘上非线性地标出指针不同偏角所对应的外测电阻的阻值，如图2-1-9，偏角越大，示数越稀；偏角越小，示数越密∞7Ra3Ra2RaＲ a0.5Ra图 2-1-9 电阻档非线性偏角变化在Rs的串联支路上，各点抽头时的满偏电流如图2-1-10所示ABCDEFGNHML-2.5A250mA25mA2.5mA250uA150uA110uA +100uA图 2-1-10 各点抽头时的满偏电流电阻档抽头宜选在（RG+RS）/2 的 N 点附近。

此时，综合表头电流Ia=182.8A，为了方便计算，取IN=150A1.5V 的电池时，中心值电阻Ra= AEa 150=1015 Rs支路上抽头点与A点间电阻RAN= IRR gSG A.150)(=9.96综合表头内阻为3.89，则应串如电阻R19=Ra-3.89=6.11，取 6.2当电池电动势Ea>1.5V 时， N 点左移当电池电动势Ea800 千欧姆；交流10V 档为 80 千欧姆左右； 50V 档为 400 千欧姆左右电阻档初测：加上电池，表笔短接电阻档各档调零自如即可100UA 校正：按图接线，万用表的档位调在非欧姆档调整与表头串联的1 千欧姆电位器， 使表头灵敏度为100UA注意校正完后换挡，以备交流校正用250V 交流电压校正：按图接线，万用表的档位调在交流250V 档，检查交流电压的测量，调交流电压纺是注意安全，以防触电直流电源R -+uA表MF_50* 100uA图2-2-1 （a） 100uA 校正接线图MF-50图2-2-1（b） 交流电压校正接线图~250VV22 人为读数误差影戏那个测量精度的原因之一它是不可避免的，但可以尽量减小因此，使用中要特别注意以下几点： 1，测量前要把万用表水平放置，进行机械调零：2，读数时眼睛要与指针保持垂直：3.，测电阻时，每换一次档都要进行调零。

调不到零时要更换新电池；4，测量电阻或高压时，不能用手捏住表笔的金属部位，以免人体电阻分流，增大测量误差或触电；5，在测量 RC电路中的电阻时，要切断电路中的电源，并把电容器储存的电泄放完，然后再进行测量。