山东省“凌阳杯”大学生电子设计竞赛
编号：E甲1034
题目：简易数字显示交流毫伏表
参赛学生：戚自辉宋庆敏苏瑞东
学校：山东大学
专业：自动化，电气工程
指导教师：姚福安万鹏
目录
1.系统方案选择和论证 (5)
1.1设计要求 (5)
1.1.1基本要求 (5)
1.1.2发挥部分 (6)
1.2系统基本方案及框图 (6)
1.2.1各模块方案选择和论证 (7)
1.2.2系统各模块的最终方案 (8)
2.系统的硬件设计与实现 (9)
2.1系统硬件的基本组成概述 (9)
2.2有效值测量单元电路的设计 (9)
2.2.1有效值转换电路总揽 (9)
2.2.2分压网络 (9)
2.2.3 输入缓冲 (10)
2.2.4高频放大级 (12)
2.2.5真有效值转换 (13)
2.2.6 A/D变换 (14)
2.2.7语音播报数据电路 (14)
2.2.8打印机电路 (15)
2.2.9超量程闪烁电路 (15)
2.3等精度频率计电路设计 (15)
2.4正弦波发生电路的设计 (16)
2.4.1正弦波产生电路 (16)
2.4.2带有AGC的稳幅电路 (18)
2.5 电源电路设计 (19)
3.系统的软件设计 (19)
3.1程序流程图 (19)
3.1.1电压频率测量系统程序流程图 (19)
3.1.2正弦波发生系统程序框图 (20)
3.2程序核心简介 (21)
3.2.1自动量程转换程序 (21)
3.2.2频率测试的VHDL程序 (22)
4. 系统测试 (23)
4.1 测试仪器 (23)
4.2 指标测试 (23)
4.2.1 真有效值测试 (24)
4.2.2 频率测量测试 (24)
4.2.3正弦信号发生测试 (24)
4.3系统实现的功能 (25)
5.总结 (26)
参考文献 (26)
简易数字显示交流毫伏表
摘要：
本系统由高级模拟器件、CPLD、DDS构建，可实现具有自动量程转换功能的真有效值测量、交流频率测量和标准幅度可控的正弦波输出等功能。测量部分具有高输入阻抗（R≥2M,C<2.5pF），宽频带范围（10 HZ-5M HZ）,宽电压范围（1mV-250V）,高精度（有效值≤１％，频率<10-6）的优越性能。正弦波发生部分可实现40MHz内的最小步进为1Hz的数字式频率设定，１－10Vpp的带有AGC 功能的数字式幅值设定。可满足多方位的需要。
关键词：
静电计频率计高频放大真有效值 DDS AGC
Abstract:
This system ,which is composed of advanced analog devices, complicated programmable logic devices(CPLD),and direct digital synthesizer(DDS),has the functions to measure the RMS and frequency of the inputting signal .This system also has the ability to output one channel sin-wave whose altitude and frequency are both programmable .The measuring section is of high input impedance (R≥2M,C<2.5pF),and has a very broad frequency band(10 HZ-5M HZ) and very large scale of voltage （1mV-250V） ,while its precision stays perfect(RMS≤1%,Frequency
<10-6).The sin wave generator can output one channel sin wave with frequency up to 40MHZ and peak-to-peak voltage up to 10V . The frequency can steps as precise as 1HZ, and the output amplitude is both adjustable and very stable ,due to AGC.
Key word:
Electrometer，cymometer，radioamplifier，RMS ，DDS ，AGC
1.系统方案选择与论证
1.1设计要求
设计并制作一个简易数字显示的交流毫伏表，示意图如图-1所示。
图-1 简易数字显示交流毫伏表示意图
1.1.1基本要求
（1）电压测量
a、测量电压的频率范围100Hz～500KHz。
b、测量电压范围100mV～100V（可分多档量程）。
c、要求被测电压数字显示。
d、电压测量误差±5%±2个字。
e、输入阻抗≥1MΩ，输入电容≤50pF（本项可不做测试，在电路设计中给予保证）
f、具有超量程自动闪烁功能。
（2）输出
，波形无明显失真。
a、输出正弦波电压，电压值1V
rms
b、输出电压值误差≤±10%。
c、输出电压频率范围10Hz～200KHz。
d、输出电压频率可预置。
e、输出电压频率误差≤±5%。
（3）设计并制作该仪表所需要的直流稳压电源。
1.1.2发挥部分
（1）将测量电压的频率范围扩展为10Hz～1MHz。
（2）将测量电压的范围扩展到10mV～200V。
（3）交流毫伏表具有自动量程转换功能。
（4）电压输出频率可步进调节，频率步进值可预置为1Hz、10Hz、100Hz、1KHz。
（5）其他。
1.2系统基本方案及框图
根据题目要求及适当的发挥，我们的硬件电路主要包括输入信号的有效值测量、输入信号的频率测量、以及标准正弦波产生电路三部分。其中前两者构成一个测量系统，后者是个信号源系统，也可作为校准测量系统使用。测量系统包括：信号调理模块、A/D，D/A模块、信号真有效值转换模块、CPLD频率测试模块、算法控制器模块、键盘显示模块、语音播报及打印模块、电源模块等。正弦信号发生部分包括：DDS频率合成模块、人机接口及控制模块、高频放大模块、自动增益控制模块等。如图-2和图-3所示。为实现各模块的功能，分别作了几种不同的设计方案并进行了论证，我们选取了较好的方案实现。
图-2 信号源系统框图
图-3 测量系统框图
1.2.1各模块方案选择和论证
（1）有效值测量部分：
方案一：用分立元件搭焊高频放大电路，用精密整流电路测量输入信号的真有效值。这种方案成本较低。但是这种电路结构复杂，调试困难，精度低，温漂大，稳定度低。而且，放大电路的放大倍数难以准确控制，导致放大和测量的结果不准确。
方案二：用优质运算放大器做前级跟随放大，用专用真有效值转换芯片做有效值转换。这种方案成本较高。但是，通过合理的选择各级运放，可以做到电路简单可靠，输入阻抗高、测量精度高、近似无级量程转换的优良性能。
（2）频率测量部分：
作为扩展功能对输入交流信号的频率进行测量。要实现快速准确的测量频率，必须要有良好的硬件响应速度和良好的测量策略。
方案一：用单片机的计数器对基准时钟源进行计数。然后通过计数的比值计
算出被测信号的频率。这种方案节省硬件，用一片单片机实现计数，运算等工作。但是，由于单片机内部的计数器所能计数的频率有限，更重要的是开始计数和停止计数难以做到同步，所以，此种方法测得的频率精度低，范围窄。
方案二：用8253等专用硬件计数器配合逻辑电路设计一套硬件测量电路。此种电路如果能合理设计，能做到实时性好，测量准确。但是设计起来较为麻烦。需要的硬件多，电路制作复杂。
方案三：采用CPLD（复杂可编程逻辑器件）编写代码实现频率计数功能。可编程逻辑器件响应速度快可以达到十几纳秒甚至几纳秒，响应频率可以达到几十兆甚至上百兆，可以实现高速计数。可编程逻辑器件可以用代码实现硬件的功能，易于修改，而且性能优于传统的电路连接方式，对于一定规模的数字电路尤其显示了其优越性。
（3）正弦波产生部分：
方案一：用分立元件作成RC、LC等振荡电路，加以稳幅电路构成正弦波发生器。特点：线性度差，稳定度差，频带范围窄，不易实现步进调节。
方案二：用模拟可调的波形发生芯片（如：MAX038）。本题目要求频率可以精确步进，范围宽，幅值稳的正弦波。用模拟可调的波形发生芯片不易实现精确步进调节。
方案三：选用数字可编程DDS芯片(如AD985，AD9851等)产生正弦波。AD9851能够轻松实现1-40MHz宽范围步进1Hz的频率合成器。通过写入控制字即可设定频率值。低漂移电流输出，通过电流-电压转换即可得到稳定幅值的正弦波。
1.2.2系统各模块的最终方案
（1）有效值测量部分：
我们选用方案二：用各种优质运算放大器做信号调理，用有效值转换专用芯片AD637作为有效值测量器件。
（2）频率测量部分：
我们选用方案三：用CPLD作为硬件平台进行同步计数，然后用单片机进行数据读取、处理。精度可达<10-6，测量速度可达0.2s/次。
（3）正弦波产生部分：
我们选用方案三：用AD9851作为正弦波频率发生器。用单片机控制，键盘
设定频率值和幅值，AD9851输出稳定的频率和幅值，后面再加一级带有AGC电路的放大器，可以使输出自动稳定在设定频率、幅值上。
2.系统的硬件设计与实现
2.1系统硬件的基本组成概述
本系统由电源、保护电路、分压跟随、信号放大、信号真有效值转换、A/D、D/A、CPLD频率测试、算法控制器、键盘、显示、语音播报、打印、电源、DDS 频率合成、自动增益控制等十几个模块组成。各部分紧密联系，形成了一套完善的测量系统。
2.2有效值测量单元电路的设计
2.2.1有效值转换电路总揽
此部分为交流毫伏表的主要构成部分，负责输入信号的处理以及测量。图-4为此部分电路图，可分为分压网络，输入缓冲级，高频放大级以及测量级。
图-4有效值测量原理图
2.2.2 分压网络
设计要求测量1mV-200V的信号输入，宽广的电压范围需要经过多档分压才
可以进行测量。同时，对于微小信号而言，其本身的能量很小，输出阻抗较高，不允许测量系统汲取太多能量，影响到信号本身。这就需要测量电路要有极高的输入阻抗，一般输入要到兆欧级以上，而输入电容则需要在几个pF以内。由于输入电压的范围较大，需对其进行分压，如何保证分压网络的准确度是最终测量精度的关键。我们的解决方案是：通过继电器对两个分压桥进行选择，低压时选择1/2分压桥，高输入电压时选择1/201分压桥。采用两个分压网络的好处是，我们可以通过分别微调每个分压桥的电容C3,C4，使得高频时分压网络依然准确。
图-5分压网络原理图
分压桥的输出由AD8065进行缓冲，其输入电阻1000G欧，输入电容仅为2.1pF，经过计算可保证交流毫伏表的输入电阻>=2M,输入电容则小于2.5pF，使对被测信号的影响降至极小。
2.2.3 输入缓冲
分压得到的信号是不能直接送到放大级的，因为放大级的输入电阻以及偏置电流会使分压桥难以正常工作，分压比不准确，需要再接一级具有极高输入阻抗的缓冲器。在这里我们选择了Fast FET运算放大器AD8065，它是AD公司一款高速（－3dB带宽145M），高输入阻抗（1000G||2.1pF）FET输入级的运算放大器，输入偏置电流仅为1pA，完全可以保证分压桥的准确性，对于具有FET输入
级的运算放大器，对其输入端的保护是必须的，因为微弱的静电或者是过压就可以使其击穿。保护元件必须是具有低泄漏电流，这样才不会降低输入特性。在这里，我们选用的是Vishay 公司超低泄漏电流和结电容的PAD系列二极管（引脚说明如图-6），其反向泄漏电流小于1pA，结电容则小于0.8pF，是运算放大器输入保护的不错选择。考虑到后级放大器AD603的输入电阻很低（100欧姆），AD8065的驱动能力有限，所以又加了一级由AD811构成的缓冲器。AD811是一款高速视频放大器，单位增益3dB带宽可达140M，其输出可驱动低至75欧的负载。
如图-7所示。
图-6 PAD二极管引脚
图-7输入缓冲原理图
2.2.4高频放大级
经过分压后的信号一般是比较微弱的，还不能直接去过行真有效值转换，需要放大至合适的幅值。这种放大器应该是可变的，以保证使输入电压都放大到一个合适的幅度。我们设计了两种方案，一种方案是通过继电继来改变串入放大的电路的放大级，通过不同放大倍数的组合来实现更多放大比，这种方法增加了继电器的使用，使得切换时有大量的噪声，且不能实现任意放大比；另一种方案就是采用程控放大器，通过电压来控制放大倍数，从而得到最合适的输出幅值，我们采用了此种方案。我们选择了AD603可变增益放大器。AD603在增益为－11dB 至31dB范内具有90M的带宽，通过两级AD603级联可实现－20dB至60dB极宽范围的增益，从而使得放大纺输出的有效值在2V附近，达到最高的精度。超低温漂基准源AD586的输出经过分压产生500mV的电压加在增益控制脚GNEG上，而单片机DA输出0－1V的电压加在GPOS上，从而使控制电压Vg＝（Vgpos-Vgneg）在－500mV至500mV内，增益公式为Gain＝80Vg+20dB。
由于AD603的输入电阻仅为100欧姆，对于级间耦合电容，则需要很大才能达到理想的低频响应，我们用0.1uF，1uF和470uF的电容并联，达到全频带都有理想的响应。由于AD603的输出幅值仅为＋-2V，所以我们级联了一级由AD811构成的同相放大器，其增益为2.从而提高了放大器输出的幅度，进而提高了精度。如图-8所示：
图-8高频放大原理图
2.2.5真有效值转换
一个交变信号的有效值的定义为：
为信号的有效值，T为测量时间，V（t）是信号的波形。
这时，V
RMS
V(t)是一个时间的函数，但不一定是周期性的。
对等式的两边进行平方得：
右边的积分项可以用一个平均来近似：
这样式（2）可以简化为：
V RMS2=Avg[V2（t）] (4)
得：
等式两边除以V
RMS
V RMS={Avg[]V2(t)}}V RMS（5）这个表达式就是测量一个信号真实有效值的基础、AD公司的真有效值直流变换器也正是采用了这一原理。AD637是ADI的一款单片集成高精度真有效值转换芯片，0.2V有效值输入时，频响为600K，而当输入信号有效值高于1V是，频响可高达8M。
图-9 AD637内部原理图
图-10 AD637外围接线图
AD637可提供幅度值和分贝值两种输出接口，以满足不同的需要。在这里我们接成幅度输出，然后经过A／D变换，由单片机进行处理。
2.2.6 A/D变换
SPCE061内部自带8路10位高精度逐次A/D转换器，可满足精度和速度的要求，省去了外接A/D转换芯片，降低了成本。
2.2.7语音播报数据电路
凌阳单片机的A/D、D/A速度快，FLASH存储区空间大，因此可以处理语音。D/A输出的语音模拟信号经过功率放大驱动扬声器可以播放语音。我们用的是凌
阳最小系统板上的功放电路，此图略。
2.2.8打印机电路
本测试仪可以通过机上提供的并行接口连接到并行微型打印机打印测试结果。打印电路用AT89S52设计，将主控制器的串行打印指令转换为并行数据格式并通过并行口驱动打印机。硬件电路为一个51最小系统，此图略。
2.2.9超量程闪烁电路
当超量程时，液晶显示屏上显示超量程，同时有超量程指示灯闪烁。指示灯由单片机的一位IO口线通过程序控制闪烁。
2.3等精度频率计电路设计
由于输入的信号是交流信号而CPLD（现场可编程逻辑器件）和施密特触发器是数字芯片，不识别负信号，要把输入交流信号变为直流信号。用两个电阻实现电压钳位功能，钳位后的信号经7414（施密特触发器）整形为方波后直接输入CPLD对其计数。原理图如图-11所示。由于CPLD可以实现高速响应，可以实现准确计数。
图-11频率计原理图
2.4信号发生电路的设计
2.4.1正弦波产生电路
正弦波产生方式很多，如LC振荡，正弦波发生芯片，但是DDS（Direct digital synthesize）芯片的性能更强大,频率范围更广，频率输出更稳定，频率步进更准确。
AD9851是一款可调频率范围宽，最小步进频率小，输出频率幅值稳定的典型DDS芯片。下图为其内部原理框图：
图-12 AD637内部原理图
AD9851的控制寄存器有五个，分别可以控制输出正弦波的相位和频率。第一个字节为相位控制和倍频使能控制，后四个字节为32位的频率控制字。
输出频率=外部基准频率*倍频（如使能有效）*控制字/232
五个寄存器的具体位定义如下表：
图-13 AD637控制字
写入并更新频率相位的时序如下图：
图-14 AD637写入时序
AD9851的应用电路原理图如下图：
图-15 AD9851的应用电路
2.4.2带有AGC的调幅稳幅电路
AD9851输出正弦波的幅度通过设定接在Rset上的电阻R2来设定，但是波形输出幅度会随着频率的上升而衰减，不能满足任意输出幅度设定和输出幅度稳幅的技术要求，因此我们外加了幅度控制，以及自动增益控制电路（AGC），过行闭环控制，从而稳定输出幅度。电路工作原理如下：AD9851的输出经过一级三级管进行跟随，用以驱动具有100Ω输入电阻的AD603，AD603为可调增益宽频放大器，单级增益为-11dB至31dB，其增益由加在GPOS和GNEG上的电压差来控制。AD603的输出幅度最大仅为±2V，所以我们又加了一级由AD811构成的放大器，放大倍数为5，所以正弦信号最大输出幅度为±10V，可满足不同幅度输出的需要。宽频运放（芾宽15M）LM318用于对输出幅度进行峰值检波，结果由C33进行保持，产生反馈信号。DA输出给定，由U3进行处理，产生0-10V的给定信号。给定与反馈均通过10K的电阻加在误差产生环节U4的反向输入端上，其两者的电流差给电容C32充电，形成了增益控制电压加在了GPOS上，从而构成了一阶积分闭环控制，实现了按给定的闭环控制。
图-16 调幅稳幅电路
2.5 电源电路设计
本系统采用±5V ，±12V 直流供电。用多抽头变压器产生多路交流低压，桥堆整流，电容滤波，再经LM2576T 、LM7905、LM7812、LM7912稳压给系统供电。电路总功耗<20W 。
3.系统的软件设计
本系统对软件的要求不高，用前后台式的程序即可能轻松完成系统的基本任务。
3.1程序流程图
3.1.1电压频率测量系统程序流程图
图-17控制程序流程图
目录 摘要 ................................................................. I Abstract ........................................... 错误！未定义书签。第一章引言 . (1) 第二章系统设计思想 (2) 2.1测量方案 (2) 2.2 输出部分中各模块的方案选择 (2) 2.3 最终整体方案设计 (2) 2.4 总体设计方案 (3) 第三章系统的硬件设计 (5) 3.1 系统硬件的主要组成部分与理论分析计算 (5) 3.1.1系统硬件部分 (5) 3.1.2理论分析与公式计算 (5) 3.2 系统各模块单元的理论分析与实际电路设计 (6) 3.2.1测量部分 (6) 3.2.2输出部分 (9) 3.2.3毫伏表的基本电路部分 (14) 3.2.4稳压电源部分电路设计 (14) 第四章系统的软件设计 (16) 4.1主流程图 (16)
4.2软件子流程图 (17) 4.2.1测量部分 (17) 4.2.2输出部分软件流程图 (18) 第五章调试（系统测试）过程 (19) 5.1测试仪器与设备 (19) 5.2 测试过程 (19) 5.2.1分模块调试： (19) 5.2.2整机系统调试： (19) 5.3结果分析 (19) 总结 (21) 结束语 ............................................. 错误！未定义书签。参考文献 (23)
简易数字交流毫伏表设计 摘要 本系统分电压测量和信号产生输出两大部分，电压测量部分以模拟电路为主，配合放大模块、A/D转化模块、显示模块；通过凌阳单片机进行数据处理，在误差允许范围内显示测量电压值。信号产生以直接数字式频率合成器(Direct Digital Frequency Synthesis,简称DDS或DDFS)为核心，经过AT89S52对DDS芯片内部进行控制，使之输出标准正弦波形，利用编程实现频率预置、步进，达到电压输出频率的可调节步进。通过调试与测量完成了题目的基本部分和全部发挥部分的要求并有自己的创新。 此系统以FPGA为核心，辅以必要的外围电路（包括信号调理、AD转换、DA 转换、输入输出和电源模块），采用模块化的设计理念，利用VHDL语言进行编程，具有良好的扩展性和移植性。本系统具有交流电压测量和交流电压输出两大功能。交流电压测量时，将外部输入电压信号经信号调理模块调节到AD电路输入范围，经AD转换后送入FPGA核心模块计算电压的有效值，实现毫伏表的功能，并将结果在LCD显示；交流电压输出时，利用FPGA 的高速数据并行处理的能力，根据DDS原理，经DA输出稳定的频率可调的正弦波电压。经测试，交流电压测量的误差控制在±5%以内，较好地实现了题目的基本要求和发挥要求，同时交流信号输出的频率高达10MHz。 本文是简易数字交流毫伏表的一个新型设计方法的尝试。也符合了利用单片机实现队数据进行较为精确测量的新趋势。 关键词：AT89S52单片机,毫伏表，频率合成器
交流毫伏表的使用 实验室提供两种型号的交流毫伏表：一种是上海爱仪电子设备有限公司生产的AS2294D双通道交流毫伏表，测量电压范围：30μ V----300V，共分13档，测量电压频率范围：5Hz----2MHz，测量电平范围-70----50dB；另一种是苏州同创电子有限公司生产的TC2172A单通道交流毫伏表，测量电压范围：30μV----100V，共分12档，测量电压频率范围：5Hz----2MHz，测量电平范围-70----40dB。 一、开机前的准备工作及注意事项 1、测量仪器水平放置 2、指针调零：AS2294D有两条指针需要调零 3、测量量程置最大档，以防开机时打弯指针。AS2294D开机时会自动置于最高档不用设置。仪表暂时不用时应将量程置于较大档位，将输入端短路。 4、接通电源及输入量程转换时，由于电容放电，指针有所晃动，需等指针稳定后读数。 5、交流毫伏表只能用来测量正弦交流信号的有效值，若测量非正弦交流信号要经过换算。 二、使用方法 1、开机预热10秒以上 2、将探头上的红、黑鳄鱼夹断开后与被测电路并联，黑色鳄鱼夹始终接电路的公共地。 3、应使指针指在刻度盘中间偏右的部分再读数，如果指针基本不动或者动得很少，应逐级递减量程。 4、读数方法：刻度盘分为0----1和0----3两种刻度，凡逢一量程直接在0----1刻度线读取，逢三量程直接在0----3刻度线读取。 三、AS2292D的特殊使用 1、AS2292D是双通道交流毫伏表，左通道对应黑色指针，右通道对应桔色指针。SYNC是同步操作，ASYN是异步操作。 2、AS2292D由两个电压表组成，在异步工作时是两个独立的电压表，一般测量两个电压量程相差比较大的情况下，如测量放大器增益，可用异步工作状态。 3、同步工作时，可由一个通道量程控制旋钮同时控制两个通道的量程，特别适用于立体声或者二路相同放大特性的放大器情况下做测量。 4、AS2292D具有输出功能，可作为二独立的放大器用。
简易数字显示交流毫伏表 摘要： 本系统由高级模拟器件、CPLD，可实现具有自动量程转换功能的真有效值测量、交流频率测量和标准幅度可控的正弦波输出等功能。测量部分具有高输入阻抗（R ≥2M,C<2.5pF），宽频带范围（10 HZ-5M HZ）,宽电压范围（1mV-250V）,高精度（有效值≤１％，频率<10-6）的优越性能。可满足多方位的需要。 关键词：静电计频率计高频放大真有效值 1.系统方案选择与论证 1.1设计要求 设计并制作一个简易数字显示的交流毫伏表，示意图如图-1所示。 图-1 简易数字显示交流毫伏表示意图 1.1.1基本要求 （1）电压测量 a、测量电压的频率范围100Hz～500KHz。 b、测量电压范围100mV～100V（可分多档量程）。 c、要求被测电压数字显示。 d、电压测量误差±5%±2个字。
e、输入阻抗≥1MΩ，输入电容≤50pF（本项可不做测试，在电路设计中给予保证） f、具有超量程自动闪烁功能。 （2）设计并制作该仪表所需要的直流稳压电源。 1.1.2发挥部分 （1）将测量电压的频率范围扩展为10Hz～1MHz。 （2）将测量电压的范围扩展到10mV～200V。 （3）交流毫伏表具有自动量程转换功能。 （5）其他。 1.2系统基本方案及框图 根据题目要求及适当的发挥，我们的硬件电路主要包括输入信号的有效值测量、输入信号的频率测量。其中前两者构成一个测量系统。测量系统包括：信号调理模块、A/D，D/A模块、信号真有效值转换模块、CPLD频率测试模块、算法控制器模块、键盘显示模块、语音播报及打印模块、电源模块等。图-3所示。为实现各模块的功能，分别作了几种不同的设计方案并进行了论证，我们选取了较好的方案实现。 图-3 测量系统框图
毕业设计说明书 数字式交流毫伏表电路 的设计 专业电气工程及其自动化 学生姓名姜晓天 班级BM电气082 学号0851402211 指导教师成开友 完成日期2012年5月22日
数字式交流毫伏表电路的设计 摘要：当今社会是数字化的社会，是数字集成电路广泛应用的社会。数字集成电路本身在不断地进行更新换代。它由早期的电子管、晶体管、小中规模集成电路，发展到超大规模集成电路(VLSIC)以及许多具有特定功能的专用集成电路。 本文设计的电路分为模拟和数字两个部分，具有量程自动转换功能。输入信号经过输入通道进入放大器部分，经过放大后，由AC/DC转换电路转换为与交流电压有效值相等的直流电压。该直流电压经过V/F转换电路输出相应的频率量，然后计数器部分在秒脉冲的控制下进行技术测量，最后显示出读数，从而完成电压的测量。 本文所设计的数字式交流毫伏表的显著特点是测量范围宽，可测范围在500V 以下，最大分辨率为0.01mV，且可以实现量程自动转换，操作简单，使用方便。电压表还具有在一定测量范围内自动选择量程的功能，从而可以快速，方便，准确地测量电压。 关键词：A/D转换；V/F转换；量程自动转换；计数器
Digital AC millivoltmeter circuit design Abstract:Today's society is the digital society , the society of a wide range of applications of digital integrated circuits . Digital integrated circuits constantly upgrading . By the early tubes, transistors , small - scale integrated circuits developed to ultra - LSI ( VLSIC ) as well as many ASIC has a specific function . In this paper, the design of the circuit is divided into analog and digital two parts , with a range automatic conversion . After the input channel , the input signal into the amplifier section, after amplification by AC / DC converter circuit to convert the DC voltage equal to the AC voltage rms . The output frequency of the DC voltage conversion circuit through the V / F , then the counter part of the second pulse control techniques to measure , and finally show the reading , thus completing the measurement of the voltage . Designed digital AC millivoltmeter notable feature is the wide measuring range can be measured in the range below 500V , the maximum resolution of 0.01mV , and can realize automatic range conversion , simple operation, easy to use . The voltmeter also has automatically selected range in a certain measuring range of functions , which can be fast , convenient and accurate measurement of voltage . Key Words: A / D converter ; V / F conversion ; automatic conversion range ; counter
3.2 GB－9B 型真空管毫伏表使用说明书 一、用途 GB－9B型真空管毫伏表可用于制造厂或实验室作测量正弦波电压的有效值之用。仪器并有分贝标尺，可用来作电平指示。仪器可被用来对无线电收讯机、放大器和其他设备的电路进行测量。 GB－9B型真空管毫状表使用条件如下： 1．环境温度：－10°～＋40℃。 2．环境相对湿度不大于：85% 。 3．正常的大气压力：750±30毫米水银柱。 4．以50赫，110伏或220伏交流市电供电。 二、主要技术特性 1．测量电压范围：1毫伏至300伏 量程为：0～10／30／100／300毫伏 0～1／3／10／30／100／300伏 2．测量电平范围：一40分贝至十50分贝 －40／－30／－20／－10／0／ ＋10／＋20／＋30／＋4o／＋50分贝。 仪器分贝刻度是以1毫瓦功率消耗于600欧的纯电阻为零分贝。 3．被测电压频率范围：25赫～200千赫。 4．测量的基本误差：在环境温度＋20℃±5℃，信号频率50赫时，不超过各量程满度值的±2.5% 。 5．频率响应特性：在环境温度＋20℃±5℃时以1千赫为基准的不均匀性：25赫～45赫≤±2.5% ＞45赫～50千赫≤±1.5% ＞50千赫～200千赫≤±17.5%。 6．仪器的输入阻抗：在1千赫时，输入电阻不低于500千欧，输入电容不大于40PF。 7．供电电源电压变化±10 %时，仪器示值改变不超过±2.5% 8．温度附加误差：以50赫信号输入时，在－10℃～＋15℃和＋25℃～＋40℃范围内，每变动1℃所致附加误差不大于各量程满度值的±0.25%
9．仪器消耗功率不大于30瓦。 10．仪器重量不超过8公斤。 11．仪器最大外形尺寸约312×2O0×215毫米3。 三、仪器的结构 GB－9B型真空管毫状表为手提式仪器。其所有零部件均安装在垂直的金属面板及水平底座上，置于金属箱中。借助于面板上的两只手攀，可将它自金属箱中提出。 在其面板上配置有： 两个输入接线柱； 量程转换开关的旋钮； 指示电表； 零位调节旋钮； 电源指示灯； 电源开关； 保险丝插座（注意：有些型号 兼有110/220V选择功能，严 禁转至110V位置）； GB-9型真空管毫伏表 电源输入线。 四、使用说明： 将两个接线柱短路。在核对仪器电源正确后，接通电源，待2－3分钟，此时电表指针将稍微偏转，着它是否回到零点，若指针不返回零点，则调节面板上的“零点校准”旋钮，调到零位，随后将面板上量程转换开关扳至所需的测量范围，再过十分钟后重调零点一次，即可进行测量。为降低测量误差和干扰, 连接导线应使毫伏表的“地线接线柱”与被测电路的“零电位点”（公共地线）可靠相连。 在仪器的满度指示偏差较大时，在有标准输入电压的情况下，可借电位器R19来进行调整。R19的调节柄位于仪器面板上名牌后面，调整时需先取下名牌。 注：在调换电子管6H2时；必须先对新的6H2进行老化处理。一般可将新的6H2在其正常工作状态下老化48小时。
课题交流毫伏表设计 系别 专业 年级 姓名 学号 指导教师
目录 第一章引言 (2) 1.1摘要 (2) 1.2 设计目的 (2) 1.3设计任务及要求 (2) 1.4 课程设计过程 (2) 第二章系统方案选择和论证 (3) 2.1基本方案论证 (3) 2.2输出部分中各模块的方案选择 (3) 2.3总体方案设计 (4) 第三章AT89C51的结构 (5) 3.1AT89C51的概述 (5) 3.2 AT89C51部结构 (5) 3.3存储器和特殊功能寄存器的介绍 (5) 3.4时钟电路和复位电路 (7) 第4章元器件的选择 (7) 4..1显示 (7) 4.2 模数（A/D）芯片 (11) 4.3 数模AC/DC736芯片 (13) 4.4 OP07 (13) 第五章电路的设计 (14) 5.1时钟电路 (15) 5.2A/D转换程序 (17) 第6章系统的调试 (18) 6.1 硬件的调试 (18) 6.2软件调试 (19) 参考文献 (20) 附录 (20) 程序清单 (20) 元件清单 (25)
容摘要 本次设计主要解决AC/DC转换、A/D转换、数据处理及显示控制等几个模块。控制系统采用AT89C51单片机，A/D转换采用ADC0809。要求交流毫伏表检测信号的电压围：1mv—2v ，输入信号的频率围：10Hz-2000KHz，并在LCD1602液晶上显示测量电压信号。 关键词AT89C51单片机；电压测量；A/D转换；LCD1602液晶显示；AC/DC 转换；放大；衰减。 1.2 设计目的 本课程的任务是通过“交流毫伏表的设计”的设计过程，综合所学课程，掌握目前自动化仪表的一般设计要求，工程设计方法，开发及设计工具的使用方法，通过这一设计实践过程，锻炼学生的动手能力和分析，解决问题的能力；积累经验，培养按部就班，一丝不苟的工作个对所学知识的综合应用能力。 1.3设计任务及要求 1、设计一个交流毫伏表，检测信号的电压围：1mv—2v。 2、输入信号的频率围：10Hz-2000KHz 3、查阅相关资料，了解交流毫伏表的各种现实发法极其特点，并着重掌 握交流毫伏表的设计及显示等。 4、熟悉并掌握个芯片的功能极其管脚分。 5、检测设计电路中所需要的各种电子元器件。 6、对设计的交流毫伏表进行装接与调试，要时设计的电路达标。 7、完成设计交实物图极其设计报告。 1.4课程设计过程 1、各组组成员讨论并进行软硬件系统设计，经指导老师同意进行具体方 案实施。 2、将可行方案硬件电路焊接在万能板上，并检查。 3、软硬件仿真。
操作规程编号：LX-FS-A73018 毫伏表操作规程标准范本 In The Daily Work Environment, The Operation Standards Are Restricted, And Relevant Personnel Are Required To Abide By The Corresponding Procedures And Codes Of Conduct, So That The Overall Behavior Can Reach The Specified Standards 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
毫伏表操作规程标准范本 使用说明：本操作规程资料适用于日常工作环境中对既定操作标准、规范进行约束，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 使用注意事项 1、避免仪器过冷或过热，仪器的工作温度为0—40℃。 2、仪器不可遭到强烈的撞击。 3、不可将物体放置在仪器上，注意不要堵塞仪器通风孔。 4、不可将磁铁靠近表头。 5、表面长期倒置存放和运输。 6、检查表针位置，若不在零点先调零。 7、仪器工作电压为AC220V，不可高于规定的最大输入电压。
使用方法 1、开机前，应将量程旋钮调到最大量程处，然后打开电源。 2、将输入信号由输入端口（INPUT）送入交流毫伏表。 3、调节量程旋钮，使表头指针指示位置在大于或等于满刻度的1/3处。 4、量程的使用方法：表头有两种刻度。其中1V作为0dB的dB刻度值，0.755V作为0dBm （1mW）的dBm刻度值。 5、功率或电压的电平由表面读出的刻度值与量程开关所在的位置相加而定。 保养和维护 1、本仪器由高精度的元器件及精密部件构成，
交流毫伏表使用说明 常用的单通道晶体管毫伏表，具有测量交流电压、电平测试、监视输出等 三大功能。交流测量范围是100mV?300V、5Hz?2MHz,共分 1 、3、 10、30、 100、300mV, 1 、3、 10、30、 100、300V共12档。现将其基本使用方法介绍如下： 1 、开机前的准备工作： （1）将通道输入端测试探头上的红、黑色鳄鱼夹短接； （2）将量程开关置于最高量程（300V）。 2、操作步骤： （1）接通220V电源，按下电源开关，电源指示灯亮，仪器立刻工作。为了保证仪器稳定性,需预热10秒钟后使用,开机后 1 0秒钟内指针无规则摆动属正常； （2）将输入测试探头上的红、黑鳄鱼夹断开后与被测电路并联（红鳄鱼夹接被测电路的正端,黑鳄鱼夹接地端）,观察表头指针在刻度盘上所指的位置,若指针在起始点位置基本没动,说明被测电路中的电压甚小,且毫伏表量程选得过高,此时用递减法由高量程向低量程变换,直到表头指针指到满刻度的左右即可； （3）准确读数。表头刻度盘上共刻有四条刻度。第一条刻度和第二条刻度为测量交流电压有效值的专用刻度,第三条和第四条为测量分贝值的刻度。当 量程开关分别选1mV、10mV、100mV、IV、10V、100V档时，就从第一条刻度读
数；当量程开关分别选3mV、30mV、300mV、3V、30V、300V 时，应从第二条刻度读数（逢 1 就从第一条刻度读数，逢 3 从第二刻度读数）。例如： 将量程开关置“ 1V”，就从第一条刻度读数。若指针指的数字是在第一条刻度的0.7处，其实际测量值为0.7V;若量程开关置“3V”，就从第二条刻度读数。若指针指在第二条刻度的“2处，其实际测量值为2V。以上举例说明，当量程开关选在哪个档位，比如，1V档位，此时毫伏表可以测量外电路中电压的范围是0?1V,满刻度的最大值也就是IV。当用该仪表去测量外电路中的电平值时，就从第三、四条刻度读数，读数方法是，量程数加上指针指示值，等于实际测量值。 3 、注意事项： （1）仪器在通电之前，一定要将输入电缆的红黑鳄鱼夹相互短接。防止仪器在通电时因外界干扰信号通过输入电缆进入电路放大后，再进入表头将表针打弯。 （2）当不知被测电路中电压值大小时，必须首先将毫伏表的量程开关置最高量程，然后根据表针所指的范围，采用递减法合理选档。 （3）若要测量高电压，输入端黑色鳄鱼夹必须接在“地”端 （4）测量前应短路调零。打开电源开关，将测试线（也称开路电缆）的红黑夹子夹在一起，将量程旋钮旋到1mv 量程，指针应指在零位（有的毫伏表可通过面板上的调零电位器进行调零，凡面板无调零电位器的，内部设置的调零电位器已调好）。若指针不指在零位，应检查测试线是否断路或接触不良，应更换测试线。 （5）交流毫伏表灵敏度较高，打开电源后，在较低量程时由于干扰信号（感应信号）的作用，指针会发生偏转，称为自起现象。所以在不测试信号时应将量程旋钮旋到较高量程档，以防打弯指针。 （6）交流毫伏表接入被测电路时，其地端（黑夹子）应始终接在电路的地上（成为公共接地），以防干扰。 （7）交流毫伏表表盘刻度分为0—1和0—3两种刻度，量程旋钮切换量程分为逢一量程（1mv、10mv、0.1v ?…）?和逢三量程（3mv、30mv、0.3v ????）?, 凡逢一的量程直接在0—1 刻度线上读取数据，凡逢三的量程直接在0—3 刻度线上读取数据，单位为该量程的单位，无需换算。
《电子测量》实验指导书 电子测量实验室编写
目录 实验一示波器性能研究及使用 实验二交流电压的测量 实验三时间的测量 实验四相位差和频率的测量 实验五测量放大器参数测试 实验六函数信号发生器的设计与调测 实验七扫频仪的使用及有源滤波器性能测试实验八简易数显频率计的设计
前言 《电子测量》是一门理论与实践并重的课程。它主要介绍电学中常见物理量（如电压、电流、电阻、电感、频谱、频率特性等）的测量方法、测量时使用的测量仪器以及基本的测量误差理论。学生通过本课程的学习，应该在理解原理的基础上，掌握各物理量的测量方法，会使用相关的测量仪器。 《电子测量》课程实验开设目的：首先是加深理解在课堂上获得的理论知识，将理论知识形象化；同时学习仪器设备的实际操作，加强动手能力，积累实践经验；另外通过一些综合性实验达到对已学过的其它课程知识融会贯通的效果。
实验一示波器性能研究及使用 一实验目的 熟悉示波器的工作原理； 掌握正确使用示波器测量各种参数的方法。 二实验原理 我们可以把示波器简单地看成是具有图形显示的电压表。 普通的电压表是在其刻度盘移动的指针或数字显示来给出信号电压的测量度数。而示波器则不同，示波器具有屏幕，它能在屏幕上以图形的方式显示信号电压的随时间的变化，即波形。 示波器能把非常抽象的，眼睛看不到的电过程，变换成具体的看得见的图像。因此，使用示波器测量电压和电流时，可在显示被测电压或电流幅值的同时，还可显示波形、频率、相位。这是其它电压测量仪表，如电压表等无法做到的。一般电压表的读数与被测电压波形有关，而用示波器测量时，其精度可不受被测电压和电流波形形状的影响。另外，示波器的响应速度极快，也没有指针式仪表所具有的惯性。但是，示波器作定量测试时，测试值是以屏面上波形幅值所占的垂直刻度值乘Y 轴偏转灵敏度得出的，而屏面上波形幅值所占的垂直刻度值将受到光迹宽度、视差及示波器固有误差和工作误差等因素的影响，往往不易精确读出测试值，这就决定了示波器的测试精度不可能太高。 本次实验目的是熟悉示波器各功能旋钮的使用，掌握用屏面上波形及屏幕标尺测量波形幅值及时间的方法。示波器使用方法见附录一。 三实验设备 1. 示波器一台 2．信号发生器一台 3．超高频毫伏表一台 四实验步骤 1、了解信号发生器的性能与使用方法： 用信号源输出高频信号，用示波器观察高频信号发生器的正弦波输出和调幅波输出，观察改变调制度时波形的变化。 2、熟悉触发器正负极性及触发电平的功能： 用高频信号源输出正弦波，用示波器进行观察。当示波器上出现清晰的波形后，适当将波形右移，使波形的起始端出现在屏幕上。改变触发极性，即将触发极性钮拉出或推入，观察波形的变化。再转动触发电平旋钮，观察波形变化。 3、测试偏转灵敏度： 使信号源输出正弦波信号，频率为100KHz，调节输出幅度，用超高频毫伏表测量，使之为0.5V。示波器探头置于×1档，偏转因数选择开关置于0.2V/cm，微调钮置于“校准”。将信号源输出接入示波器，从荧光屏上读出信号幅度的格数，记录在表1-1中，计算出偏转因数，与选择开关指示值(0.2V/cm)比较。 将信号幅度改为0.1V，示波器偏转因数选择开关置于50mv/cm，重复上面的测量。 4、测试扫描速度： 示波器的扫描速度开关置于0.2ms，扫描微调置于校正，输入函数发生器的1KHz 方波。测出一个信号周期T所占的水平格数，则可算出扫描速度=T/格数，与扫描速度选择开关指示值(0.2ms)相比较，计算出相对误差。记录在表1-2中。
一、初步认识晶体管毫伏表 1.晶体管毫伏表的功能 晶体管毫伏表是一种专门用来测量正弦交流电压有效值的交流电压表。 2.晶体管毫伏表的分类 1) 从测量频率范围有：低频晶体管毫伏表；高频晶体管毫伏表；超高频晶体管毫伏表 视频毫伏表。 2) 从测量电压上有：有效值毫伏表和真有效值毫伏表。 3) 从显示方式上有：指针显示和数字显示（LED显示）。 3.我们实验室使用什么种类的晶体管毫伏表，主要的性能指标和特点 实验室使用的是低频、指针显示式晶体管毫伏表，分两种型号，一种型号是：DF2173型，另一种型号是：DA—16型。它们都可在20Hz—1MHz的频率范围内测量100μV—300V 的交流电压。输入阻抗：1MΩ，精度：≤±3%，表盘按正弦波的有效值刻度，电压指示为正弦波有效值，它们具有较宽的频率范围、输入阻抗高，测量电压范围广和较高的灵敏度，结构简单，体积小，重量轻，大镜面表头指示，读数清晰的特点。 4.晶体管毫伏表使用注意 1）在使用晶体管毫伏表测量较高电压时，一定要注意安全。尽量避免接触可能产生漏电的地方。 2）超过毫伏表最大量程的输入电压，可能会造成毫伏表的损坏。 3）晶体管毫伏表具有较高的输入阻抗，容易受到外界电磁干扰的影响。特别在低电压量程下，当输入端悬空，可能造成指针大幅度的摆动，甚至指针持续满偏。 这样很容易造成指针损坏。因此，在长期不使用晶体管毫伏表时，应将电源关闭， 在短期不使用时，应将量程置于较高电压档。 4）要测量难以估计大小的被测信号，应先将量程选择开关置于最大值，然后在测量中逐步减小量程。这样可以避免指针的过度摆动。 5）只有在保证被测信号是标准正弦波时，才不需要示波器并联检测。否则，一定要用示波器监视被测波形，以保证其是正弦波。这样，测量的结果才有意义。 6）交流，直流纽子开关：（某些型号的毫伏表）当此纽子开关扳向“交流”，需使用220V、50HZ的电源供电，扳向“直流”，需外接12V直流电源供电。将外接直 流电源线插入仪表右侧面“DC12V”插孔。注意当纽子开关置于“直流”状态时，不
目录 第一章概述1 第二章工作特性2 2.1 毫伏表 2 2.2 频率计 3 2.3 基准输出3 2.4 远控功能3 2.5 其它 4 第三章面板说明5
3.1 前面板 5 3.2 后面板 10 第四章使用说明11 4.1 测量前的工作 11 4.2 电压输入通道测量 12 4.3 系统设置 14 第五章远程控制 17 5.1 遥控操作前的准备工作 17
5.2 命令格式说明 18 5.3 命令简介 19 5.4 命令详解 20 第六章注意事项24第七章附件清单26
SP2271是一种新型的采用微处理器控制的智能化数字超高频毫伏表/频率计, 该仪器采用检波放大工作原理, 能测量10kHz~1000MHz的正弦电压。测量电压范围800μVrms~10Vrms、分辨率1μV、准确度优于±2%。 本仪器采用高亮度VFD显示, 读数清晰、亮度高、寿命长, 该机具有频率响应良好、驻波系数小、灵敏度高、功耗低、体积小、重量轻等特点。仪器能自动调零, 测量电压时既能够选择自动量程也能够选择手动测量量程, 仪器带有RS232接口, 可进行远程测量控制。 该仪器是生产车间和实验室超高频电压计量测
试的必备仪器( 如超高频标准信号源输出电压频响的计量测试) 。该仪器测量的稳定性好、分辨率高、重复性好, 可用于计量信号源输出电压的误差和稳定性, 同时也能用于10kHz到1GHz超高频电压计量工作传递标准, 也可用于自动测试系统中测试高频电压。 该仪器可选配10kHz~1000MHz频率插件, 使该机一机两用, 可作为10kHz~1000MHz频率计使用。 该仪器按GB6587.1-86”电子测量仪器环境试验总纲”的规定属于第Ⅱ组仪器。( 额定使用上限温度试验按SJ2314-83的3.15规定湿度为80%) 。
简易毫伏表 一般万用表的交流电压档只能测量1伏以上的交流电压，而且测量交流电压的频率一般不超过1千赫。这一节介绍的毫伏表，测量的最小量程是10毫伏，测量电压的频率可以由50赫到100千赫，是测量音频放大电路必备的仪表之一。毫伏表使用三个普通晶体管、一块100微安表头和一些其他元件，电路简单，制作容易。 一、电路说明： 毫伏表的电路见下图。被测信号电压从接线柱输入到毫伏表中，Rl～R18组成的衰减器是为适应不同量程而设置的。10毫伏档不经衰减直接输入，也就是毫伏表的最高灵敏度是10毫伏。R19是为提高输入阻抗而设置的。D1、D2是为防止输入电压过大，使BGl的B～E结被击穿而设置的。BG1～BG3组成三级阻容耦合音频放大器。由BG2集电极经过C5、R29、W到BGl发射极引入的负反馈有稳定增益、减小放大器失真的作用，调整W可以调整毫伏表的灵敏度。BG3发射极的电阻R33起到稳定整机增益的作用，C3是为防止自激而设置的。用BG3集电极输出放大的音频信号，经过C9隔直流，R35限流，D4～D7整流，变成直流电，推动表头CB指针偏转。毫伏表的电源电压高低直接影响灵敏度，所以这台毫伏表采用7.5伏电源供电，经过R36限流、D3稳压，得到6伏直流电，供放大器使用。
二、部分元件选用和制作 1．晶体三极管：BGl～BG3都选用小功率硅NPN型三极管，如3DG6、3DG201～202、3DG4、3DG8等，β值在50～120都可以。 2．晶体二极管：D1、D2选用一般硅整流二极管都可以，如2CZ82A(2CPl0)等，也可以用小功率硅管的B～E结代用。 D3选用稳定电压是6伏的稳压管，如2CW54(2CWl3)或2DW230～236(2DW7A～C)都可以。 D4～D7选用锗检波二极管，如2AP9，或2APl～2AP8都可以。注意不能用硅二极管代替。 3．其他元件“电阻都用1／8瓦的碳膜电阻，输入分压电阻要在校准时确定。电解电容的容量可以比电路图上标的数值大一些，但不能用容量小的代替。表头CB 的灵敏度不能低于100微安，可用50微安的代替。量程开关K1选用双刀10位KCZ型波段开关。电源采用五号干电池5节，也可以用9伏稳压电源或整流电源代替。
交流毫伏表是一种用来测量正弦电压有效值的电子仪表，可对一般放大器和电子设备进行测量。毫伏表类型较多，本小节主要介绍wYx94交流毫伏表的主要特性并说明它的使用方法。 1拖述 wY2294双通道交流毫伏表是由两组相同的高稳定的放大器电路及表头指示电路等组成。其表头采用同轴双指针式电表。可十分清晰、直观的进行双路交流电压的测量和比较。该仪表输入端RJ设置于浮置状态，并且两通道的量程可同步选择。这样使该仪表的测量应用范围扩大，特别是立体声双通道的测量带来极大的方便。 该仪表具有频率响应范围宽(5H”1MH2)、灵敏度高(300Pv满刻度)、输入阻抗高(10M11)、本机噪声低、精确度高(‘2％)的优点，并具有相当好的线性度。 该仪表的外形美观，由于采用先进的电控衰减电路。使开关手感舒适。内部结构紧凑，可靠性好，可广泛应用于学校实验室、设计开发等领域。 (5)输入阻抗：1MO／40PE(不也括双央电缆线电容)。 (6)闭合误差：以1kIIz为基准。 ①电压测量误效：*2％。 ②频率响应误差：20Hz—l00kHzl3％；5Hz—1MHz』5％ (7)工作误差。 ①电压测旦误差：15％ ②频率影8自洪差：20Hz—100LH2*5％ (8)输出特性。 ①输69l电压：1凹mv(当指小满刻度时)。 ②输出阻抗：约6000。 ②失克：事3％。 3下作原理 本机出输入衰减器、前置放大器、电子衰减器、主放大器、线性检波器、输出放大器及电源组 成，其力框图见图A11。前省放大器是由高输入阻抗及低输出阻抗的复合放大电路构成。由于采 用厂低噪声器件及]：艺措施，因此具有很小的本机暇声。输人端还具有过载保护电路。 低压电机电子衰减器有集成电路构成，受控制开关控制，因此具有较高的可靠性及
毕业设计（论文）中文摘要
毕业设计（论文）外文摘要
目录 1．引言 (6) 2. 设计工具的简介 (7) 2.1 主要设计工具的介绍 (7) 2.1.1 PROTEL99简介 (7) 2.1.2 绘制PCB时的注意事项 (7) 3. 工作原理 (9) 3.1一般数字电压表的基本工作原理 (9) 3.2 本设计数字电压表的工作原理 (9) 3.3 单元电路的原理及设计 (10) 3.3.1 输入通道的设计 (10) 3.3.2 反相放大器的设计 (11) 3.3.3 AC/DC转换部分的设计 (12) 3.3.4 量程自动转换电路的设计 (14) 4. 整机的组装和调试 (22) 4.1 整机的组装 (22) 4.2 调试 (22) 4.3 校验 (22) 4.4 改进方案 (23)
结论 (24) 心得体会 (24) 致谢 (25) 参考文献 (25) 附录A (27) 附录B (29) 1 引言 在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量。其中，电压量的测量最为经常。而且随着电子技术的发展，更需要测量弱电的电压，所以毫伏电压表就成为一种必不可少的测量仪器。另外，由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、灵敏度和分辨率高、测量速度快等特点而倍受用户青睐，数字式交流毫伏表就是基于这种需求而发展起来的。 随着电子技术的不断发展，电子仪器的发展也是令人瞩目的。总的来说，电子仪器有两个方向的发展趋势：一是向多功能、多参数、高精度、高速度方面发展，另一个是向实用化、小型化、数字化、廉价的通用或单一用途方面发展。对
于数字式电压表来说，一方面趋向于合并于数字式万用表中，另一方面趋向于使用方便、小型廉价的单一用途电压表。 本文所研制的数字式交流毫伏表的显著特点是测量范围宽，可测电压范围为500V以下，最大分辨率为0.01mV，且可以实现量程自动转换，操作简单，使用方便。该电压表还具有在—定的测量范围内将量程自动选择在最佳位置的功能，从而可以快速、方便、准确地测量电压。 2 设计工具的简介 2.1主要设计工具的介绍 2.1.1 PROTEL99简介 本次毕业设计主要是印制电路板（简称PCB板）的设计，采用的是Protel 99SE。Protel软件以其易学易用而著称。Protel 99 SE这套电路设计软件，主要包括四部分：Schematic99 SE、SIM99SE、PLD99SE、PCB99SE、PCB99CE。除了上述四大部分之外，PROTEL99也提供了一些基本工具，如特别使用与电路设计的文字编辑器的工具，适用于电路数据管理的电子表格编辑器和统计图编辑器等工具。
交流毫伏表的使用 常用的单通道晶体管毫伏表，具有测量交流电压、电平测试、监视输出等三大功能。交流测 量范围是100nV～300V、5Hz～2MHz，共分1、3、10、30、100、300mV，1、3、10、30、100、300V 共12档；电平dB刻度范围是-60～+50dB。 1、.工作原理 晶体管毫伏表由输入保护电路、前置放大器、衰减放大器、放大器、表头指示放大电路、整 流器、监视输出及电源组成。 输入保护电路用来保护该电路的场效应管。衰减控制器用来控制各档衰减的接通，使仪器在整 个量程均能高精度地工作。整流器是将放大了的交流信号进行整流，整流后的直流电流再送到表头。监视输出功能主要是来检测仪器本身的技术指标是否符合出厂时的要求，同时也可作放大器使用。2、.使用方法 （1）开机前的准备工作： ①将通道输入端测试探头上的红、黑色鳄鱼夹短接； ②将量程开关选最高量程（300V）。 （2）操作步骤： ①接通220V电源，按下电源开关，电源指示灯亮，仪器立刻工作。为了保证仪器稳定性，需预 热10秒钟后使用，开机后10秒钟内指针无规则摆动属正常； ②将输入测试探头上的红、黑鳄鱼夹断开后与被测电路并联（红鳄鱼夹接被测电路的正端，黑 鳄鱼夹接地端），观察表头指针在刻度盘上所指的位置，若指针在起始点位置基本没动，说明被测 电路中的电压甚小，且毫伏表量程选得过高，此时用递减法由高量程向低量程变换，直到表头指针 指到满刻度的2/3左右即可； ③准确读数。表头刻度盘上共刻有四条刻度。第一条刻度和第二条刻度为测量交流电压有效值 的专用刻度，第三条和第四条为测量分贝值的刻度。当量程开关分别选1mV、10mV、100mV、1V、10V、100V档时，就从第一条刻度读数；当量程开关分别选3mV、30mV、300mV、3V、30V、300V时，应从第二条刻度读数（逢1就从第一条刻度读数，逢3从第二刻度读数）。 例如：将量程开关置“1V”档，就从第一条刻度读数。若指针指的数字是在第一条刻度的 “0.7”处，其实际测量值为0.7V；若量程开关置“3V”档，就从第二条刻度读数。若指针指在第二条刻度的“2”处，其实际测量值为2V。以上举例说明，当量程开关选在哪个档位，比如，1V档位，此时毫伏表可以测量外电路中电压的范围是0～1V，满刻度的最大值也就是1V。 当用该仪表去测量外电路中的电平值时，就从第三、四条刻度读数，读数方法是，量程数加上 指针指示值，等于实际测量值。 3、注意事项 （1）仪器在通电之前，一定要将输入电缆的红黑鳄鱼夹相互短接。防止仪器在通电时因外界干 扰信号通过输入电缆进入电路放大后，再进入表头将表针打弯。 （2）当不知被测电路中电压值大小时，必须首先将毫伏表的量程开关置最高量程，然后根据表 针所指的范围，采用递减法合理选档。 （3）若要测量高电压，输入端黑色鳄鱼夹必须接在“地”端
目录 第一章概述1第二章工作特性 2 2.1 毫伏表 2 2.2 频率计 3 2.3 基准输出 3 2.4 远控功能 3 2.5 其它 4 第三章面板说明 5 3.1 前面板 5 3.2 后面板10 第四章使用说明11 4.1 测量前的工作11 4.2 电压输入通道测量12 4.3 系统设置14 第五章远程控制17 5.1 遥控操作前的准备工作17 5.2 命令格式说明18 5.3 命令简介19 5.4 命令详解20 第六章注意事项24 第七章附件清单26
SP2271是一种新型的采用微处理器控制的智能化数字超高频毫伏表/频率计，该仪器采用检波放大工作原理，能测量10kHz~1000MHz 的正弦电压。测量电压范围800μVrms~10Vrms、分辨率1μV、准确度优于±2%。 本仪器采用高亮度VFD显示，读数清晰、亮度高、寿命长，该机具有频率响应良好、驻波系数小、灵敏度高、功耗低、体积小、重量轻等特点。仪器能自动调零，测量电压时既可以选择自动量程也可以选择手动测量量程，仪器带有RS232接口，可进行远程测量控制。 该仪器是生产车间和实验室超高频电压计量测试的必备仪器（如超高频标准信号源输出电压频响的计量测试）。该仪器测量的稳定性好、分辨率高、重复性好，可用于计量信号源输出电压的误差和稳定性，同时也能用于10kHz到1GHz超高频电压计量工作传递标准，也可用于自动测试系统中测试高频电压。 该仪器可选配10kHz~1000MHz频率插件，使该机一机两用，可作为10kHz~1000MHz频率计使用。 该仪器按GB6587.1-86“电子测量仪器环境试验总纲”的规定属于第Ⅱ组仪器。（额定使用上限温度试验按SJ2314-83的3.15规定湿度为80%）。
怎样使用DA-16型晶体管毫伏表 谈小元《无线电》1994年04期 测量交流电压，你自然会想到用万用表．可是有许多交流电用普通万用表却难以胜任电压测量．因为交流电的频率范围很宽，高到数千MHz的高频信号，低到几Hz的低频信号．而万用表则以测50Hz交流电的频率为标准进行设计生产的．其次，有些交流电的幅度很小，甚至可以小到毫微伏，再高灵敏度的万用表也无法测量，还有，交流电的波形种类多，除了正弦波外，还有方波、锯齿波、三角波筹，因此上述这些交流电压，必须用专门的电子电压表来测量．例如ZN2270型超高频毫伏表，DW3型甚高频微伏表，DA一16型晶体管毫伏表表。 本文介绍的DA一16型晶体管毫伏表是一种常用的低频电子电压表。它的电压测量范围为100μV～300V，共分11档量程．各档量程上并列有分贝数(dB)，可用于电平测量，被测电压的频率范围为20Hz～1MHz．输入阻抗大于1MΩ。 图1是DA一16型晶体管毫伏表的外形图．它与普通万用表有些相似，由表头、刻度面板和量程转换开关等组成，不同的是它的输入线不用万用表那样的两支表笔，而用同轴屏蔽电缆，电缆的外层是接地线，其目的是为了减小外来感应电压的影响，电缆端接有两个鳄鱼夹子，用来作输入接线端。毫伏表的背面连着220V的工作电源线。使用220V交流电降压整流后供毫伏表作工作电源。https://www.doczj.com/doc/813778790.html,/p-210023407.html
图2为毫伏表的刻度面板，共有三条刻度线，第一、二条刻度是用来观察电压值指示数，与量程转换开关对应起来时，标有0～10的第一条刻度适用于0．1、1、10量程档位，标有0～3的第二条刘度适用于0．3、3、30、300量程档位，例如量程开关指在0．1档位时，用第一条制度读数，满度10读作0．1V，其余刻度均按比例缩小，若指针指在刻度6处，即读作0．06V(60mV)，如量程开关指在0．3V档位时，用第二条刻度读数，满度3读作0．3V，其余刻度也均按比例缩小，毫伏表的第三条刻度线用来表示测量电平的分贝值，它的读数与上述电压读数不同，是以表针指示的分贝读数与量程开关所指的分贝数的代数和来表示读数的，例如，量程开关置于+10dB(3V)，表针指在一2dB处，则被测电平值为+10dB+(一2dB)＝8dB。