目录
引言 (2)
实验方案： (2)
一：直流电流档 (3)
二：直流电压档 (3)
三：交流电压档 (4)
四：电阻档 (4)
实验内容 (5)
实验步骤 (5)
一：制作可调电压的直流电源 (5)
二：制作量程1.00mA直流电流表并校验 (6)
三：制作量程2.50V的直流电压表并校验 (7)
四：制作量程10.0V交流电压表并校验 (8)
五：制作×100挡的欧姆表并校验 (10)
万用表使用说明 (11)
参考资料 (11)
万用表的设计与组装
引言
实验任务：
分析研究万用表电路，设计并组装一个万用表。

实验要求：
1．分析常用万用表电路，说明个挡的够功能和设计原理；
2．设计组装并校验具有下列四档功能的万用表。

（1）直流电流挡：量程1.00mA；
（2）以自制的 1.00mA电流表为基础的直流电压档：量程
2.50V。

（3）以自制的1.00mA电流表为基础的交流电压档：量程
10.00V。

（4）以自制的1.00mA电流表为基础的电阻档（×100）电源使用1.5V电池。

3．给出将×100电阻档改造为×10电阻档的电路。

主要仪器：
表头，导线若干，电阻箱若干，万用表。

实验方案：
用给定的表头通过与相应的电阻进行串并联可以组装成有直流电压、电流档的万用表。

通过整流滤波电路可以组装成有交流电压
档的万用表。

该表头的内阻为R g ，满偏电流为I g 。

一：直流电流档
表头满偏电流较小，不能直接测量较大电流。

因此需要小电阻分流。

分流电路如图（a ）。

设直流电流档的量程为I 。

并联电阻为R x 。

由欧
姆定律的
I g R g =
I
1R g +1R x
………………………………………………………………...(1
)
(a)
由公式（1）可以求得R x 的理论值是R x =
I g R g I−I g
二：直流电压档
由于表头内阻较小，满偏电流也很小。

因此满篇电压也很小则需串联一个较大的电阻分压。

设直流电压档的量程为串联电阻为R y 由欧姆定律得U=I R y +U g ………………………………………………….(2) 其电路图如图（b ）
G
R x
(b)
则由式（2）可求得分压电阻的理论值是R y =
U−I g R g
I
三：交流电压档
必须先把交流电压转为直流电压再测其电压。

通过半桥整流电路可将交流电转化为直流电。

如图（c ）
（c ）
电压的有效值为U 的交流电输入后，经半桥整流后得到电压平均值为E 的直流电。

四：电阻档
电阻档是在自供电压为E 的直流电源下，与待测电阻串联形成通路。

R y
G
R x
再测量电阻。

在两极短接是电阻必须为零，故而电阻档须有调零电阻。

电阻档电路图如图（d）
G
R2R1
(d)
实验内容
一：制作可调电压的直流电源
二：制作量程1.00mA直流电流表并校验
三：制作量程2.50V的直流电压表并校验
四：制作量程10.0V交流电压表并校验
五：制作×100挡的欧姆表并校验
实验步骤
一：制作可调电压的直流电源
用以下电路图转交流为直流
R
测量得最大输出电压U m为15V
二：制作量程1.00mA直流电流表并校验
按图（a）组装电流表。

测得
表头内阻R g=465.2ῼ表头内固定的电阻R=205.5 ῼ则表头实际内阻为R g=665.7ῼ
表头量程I g=0.5Ma
则R x=665.7 ῼ
用下图电路进行校验
G
A
R X
校验结果：
其中I 0为标准电流表的读数I X 为待测电流表的读数。

其误差校验曲线为
三：制作量程2.50V 的直流电压表并校验
在1mA 电流表的基础上组装2.50V 的电压表按图（b ）组装电路 可得R y =
U−I g R g
I
=2170 ῼ
按下图进行分刻度校验
校验结果如下 刻度 100 200 300 400 500 U 0(V) 0.49 0.99 1.49 1.97 2.50 U x (V) 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 ΔU(V)
0.01
0.01
0.01
0.03
其中U x 为待测电压表读数，U 0为标准电压表读数。

其校准曲线为
四：制作量程10.0V 交流电压表并校验
由于整流后的电流是平均值，则有I 均=0.45I 有效并且考虑到二极管的降压作用降压0.3v 则10v 交流电压经整流后对表头的作用只有4.2v
00.005
0.010.0150.020.0250.030.0350
1
2
3
4
5
6
ΔU(v)
刻度
R g
R x G
V
R
换句话说10v交流电压经半波整流后作用于表头时指针偏转角相当于4.4v直流电压作用下的偏转角。

则有R
串=U
I
-R A=3867.2 ῼ
用如下电路图进行校验
其校验结果如下
刻度100200300400500 U
标
(V) 2.50 4.21 6.017.8510
U
待
(V) 2.53 4.40 6.278.1310ΔU(V)0.030.190.260.270
其中U
标为标准电压表的读数，U
待
为待校验的电压表读数。

其校验曲线如下图。

G
R x
R
串
V
五：制作×100挡的欧姆表并校验
按图（d）组装电路即为×100挡的欧姆表。

欧姆表自供电源为一节1.3v的干电池。

电阻R2与量程1mA的电流表串联。

当欧姆表两端短接时待测电阻为零，表头满偏电流为1mA。

由欧姆定律得
R=967.15 ῼ
当欧姆表外接电阻等于内阻时表头半偏，所以干路电流为0.5mA
路端电压为0.65v故中值电阻为
=1300 ῼ
R
中
欧姆表校验结果如下表
下面给出×10挡的欧姆表电路
G
R1
R2
R
其中R1=665.7 ῼ,R2=35.04 ῼ当开关切换至R1时并且滑动变阻器阻值为1300 ῼ时为×10挡的欧姆表电路，当快关切换至R2时且滑动变阻器阻值为130ῼ时为×100挡的欧姆表电路
万用表使用说明：
（1）由于仪器限制电表测量值与真实值之间存在误差。

因此在校验时给出了校验曲线，误差、真实值、测量值之间的关系为
真实值=测量值- 误差（误差即为校验曲线中的纵坐标）。

（2）使用电表时请注意各表量程。

使用交流电压表时由于二极管的原因请不要测量较大的交流电压以防电压击穿二极管。

（3）欧姆表的调零电阻设计时已经内置在表头内，所以各表切换时不会有影响，应注意使用欧姆表时两表笔短接用调零电阻调零。

（4）由于欧姆表制作较粗糙，只能用于粗侧电阻。

若要精测电阻请使用更精密的仪器。

参考资料
大学物理实验成正维牛原主编北京交通大学出版社 2010年5月第一版基础电路分析闻跃高岩主编北京交通大学出版社 2003年10月第二版。