三用表的设计任务单：238号1 表头满偏电流50μA2 DC.A：引入电流0.18mA3 表头内阻+附加串联电阻为Rg=3.3KΩ一、已知参数：1．每人的任务条(每人不同，最后将任务条并设计作业一齐订好上交！)A．直流电流档的引入电流0.18mA(每人不同)B．测量机构总阻值（内阻+附加电阻=电阻Rg 3.3KΩ，每人不同）2．公共参数(每人相同)A. 测量机构的电流灵敏度：满刻度电流I S 50μA（每人不同）B．DC．A：：2.5级1mA 10mA 5AC．DC．V：：2.5级 2.5V 10V 250V输入阻抗为：1 / I SD．AC．V：5.0级D10V 50V 250V 1000V 输入阻抗为；4KΩ/ v整流系数为：0.441，二极管正向电阻为：600Ω交流调节电阻为2 K～3KE．DΩ．：2.5级×1 ×10 ×100 （扩展量程×1K）电阻中心值：22ΩΩ工作电池：1.6～1.2V二、各量程的元件参数设计：1．DC. A 量程的元件参数设计和分电路调试图：(1)DC.A量程的元件参数设计。
设计一个多量程环形分流式直流电流表，如下图。
设表头内阻为Rg，电流灵敏度为Ig，扩大的电流量程为I1、I2、I3、I引，计算各分流电阻R1、R2、R3、R4。
1）当电流为I引时，Rs=R1+R2+R3+R4=Ig*Rg/（I引－Ig）=0.00005*3300/(0.00018-0.00005)=1296.2308Ω2）当电流为I3时，R1+R2+R3=Ig*(Rg+Rs)/I3=0.00005*(3300+1296.2308)/0.001=229.8 115Ω3）当电流为I2时，R1+R2=Ig*(Rg+Rs)/I2=0.00005*(3300+1296.2308)/0.01=22.9811Ω4)R1=Ig*(Rg+Rs)/I1=0.00005*(3300+1296.2308)/5=0.04596Ω由2）3）4）可得R2=22.9811-0.04596=22.9351ΩR3=229.8115-22.9811=206.8304Ω5）R4=Rs-(R1+R2+R3)= 1296.2308-229.8115=1066.4193Ω(2)DC.A量程的分电路调试图。
2．DC．V量程的元件参数设计和分电路调试图：（1）DC.V量程的元件参数设计。
设计一个多量程直流电压表电路，如下图。
设表头内阻为Rg，电流灵敏度为Ig。
先计算R1R1=U1/Ig-Rg=2.5/0.00005-3300=46700Ω然后再用一段电路的欧姆定律分别计算R2，R3R2=(U2-U1)/Ig=(10-2.5)/0.00005=150000ΩR3=(U3-U2)/Ig=(250-10)/0.00005=4800000Ω（2）DC.V量程的分电路调试图：3．AC。
V量程的元件参数设计和分电路调试图：（1）AC.V量程的元件参数设计。
交流电压的分流电阻计算和直流相似。
交流电压的分压电阻电路如下图。
设表头内阻为Rg，电流灵敏度为Ig。
1) 根据给定的交流电压灵敏度（输入阻抗Z）计算出交流引入电流（二极管前）I=1/Z=1/4000=0.00025A2) 由交流引入电流I计算出半波整流后的（二极管后）的电流Ik=I*0.435=0.00010875A3) 计算分流电阻R=Ig*Rg/(Ik-Ig)=0.00005*3300/(0.00010875-0.00005)=2808.510638Ω4) 可调电阻RP一般由经验取输入阻抗Z的一半RP=Z/2=2000Ω5) 计算Uo=Ug+URP+UVD1 。
式中，Ug是测量机构内阻Rg上的电压；UR是电位器RP上的电压；UVD1是二极管VD1上的压降，硅管UVD1=0.65V。
Uo=Ug+URP+UVD1=Ig*Rg+RP*Ik+UVD1=0.00005*3300+2000*0.00 010875+0.65=1.0325V6) 参考上图，计算各分压电阻：R1=(U1-Uo)/I=(10-1.0325)/0.00025= 35870ΩR2=(U2-U1)/I=(50-10)/0.00025=160000ΩR3=(U3-U2)/I=(250-50)/0.00025=800000ΩR4=(U4-U3)/I=(1000-250)/0.00025=3000000Ω图中C为滤波电容，约为5uF，防止整流后的脉动波形使表的指针不停的小幅摆动，VD2为保护二极管。
（2）AC.V量程的分电路调试图4．Ω量程的元件参数设计和分电路图：(1)Ω量程的元件参数设计1.挡基本电路如上图所示是电阻档基本电路，其中RP为调零电位器；RP和Rd组成分流电阻。
1)电位器RP触点移到b点，电池电压最高（E=1.6V）。
此时分流电阻为Rb(分流电阻小，分流电流大)。
2)电位器RP触点移到a点，电池电压最低（E=1.2V）。
此时分流电阻为Rb+RP(分流电阻大，分流电流小)。
3)电位器RP触点移到b、a之间，电池电压为标准（E=1.5V），此时分流电阻为Rb及RP的一部分之和。
2.零支路电阻Rb和RP的计算各档电阻中心值：低倍率挡，R×1 的电阻中心值RZ1 = 22Ω中倍率挡，R×10 的电阻中心值RZ2 = 220Ω高倍率挡，R×100 的电阻中心值RZ3 = 2200Ω最高倍率挡，R×1k 的电阻中心值RZ4 = 22kΩ先以电阻测量高倍率档电阻中心值RZ3计算E不同时的电流，以保证Rx=0时能调零。
例如，RZ3=2200时，（b点）Imax=1.6V/2200Ω=727μA，（a点）Imin=1.2V/2200Ω=545μA，（c点）I标＝1.5V/2200Ω=682μA。
当已知流过表头满刻度电流为Ig，表头内阻为Rg时，计算如下1)当RP指在a点时的总分流电阻Rb+RP;Rb+RP=Ig*Rg/(Imin-Ig)=0.00005*3300/(0.000545-0.00005)=333.33 333Ω2)当RP指在b点时的分流电阻Rb;Rb=( Rb+RP)*Imin/Imax=333.33333*0.000545/0.000727=249.88537Ω3) 计算分流电位器RP;RP=( Rb+RP)- Rb=83.44796Ω3.串联电阻Rd的计算：串联电阻Rd是由低压高倍率的电阻中心值RZ3确定的。
因为电位器RP是变数，设电位器RP触点在中间，阻值为RP/2，接入Rd后，该档的总内阻等于RZ3，因此有Rd=RZ3-(Rg+RP/2)*(Rb+RP/2)/[( Rg+RP/2)+( Rb+RP/2)]=1931.795057Ω4.各倍率电阻的计算：各倍率电阻的电路如下图所示。
1) 设R1为中心电阻RZ1=22Ω时的并联电阻，考虑电池内阻ro一般为0.9~1.1Ω，从端口看RZ1-ro=RZ3//R。
取ro=1Ω，则有R16=(RZ1-ro)*RZ3/[RZ3-(RZ1-ro)]=(22-1)*2200/(2200-(22－1))=21.202386Ω2)设R2为中心阻值RZ2=220Ω时的并联电阻，同样有R17=RZ2*RZ3/(RZ3-RZ2)=220*2200/(2200-220)=244.444444Ω3)设R3为中心阻值RZ2=2200Ω时的并联电阻，则有R18= RZ3*RZ3/(RZ3-RZ3)=∞4)设R1k为测量最高倍率档（R×1k）串联电阻，由于其电阻中心值太大，致使灵敏度降低到端口短接（RX=0）时也无法调零，故需增加电源电压。
由于最高倍率档电阻中心值RZ4=22kΩ，比高倍率挡大十倍，因而电源电压也大十倍，选电源EE为15V的层叠电池，同时无分流电阻（R3=∞），可见最高倍率挡也无法分流电阻，工作电流与高倍率挡相同。
则高倍率挡串联电阻R1k=RZ4-RZ3-REE=22000-2200-1000=18800Ω式中REE为电源EE的内阻，约为1kΩ。
(2)Ω量程的分电路调试图三、总线路图DC.V挡AC.V四、校验图及达到的精度等级：DC.A 校验图和校验精度等级的表格：接入电流源电流接入电流A 电流表输出电流μA 理论输出电流μA 端I1 5 50 50.05/3 16.67 50/3≈16.66710/3 33.33 100/3≈33.333 I2 0.01 50 50.00.01/3 16.67 50/3≈16.6670.02/3 33.33 100/3≈33.333I3 0.001 50 50.00.001/3 16.67 50/3≈16.6670.002/3 33.33 100/3≈33.333I引0.00018 50 50.00.0000616.67 50/3≈16.6670.00012 33.33 100/3≈33.333 DC.A 准确度等级为±k%=0.03/50*100%=0.06%<2.5%,满足要求。
DC.V校验图和校验精度等级的表格：接入电压源电压端接入电压V 电流表输出电流μA 理论输出电流μA U1 2.5 50 50.02.5/3 16.67 50/3≈16.6675/3 33.33 100/3≈33.333 U2 10 50 50.010/3 16.67 50/3≈16.66720/3 33.33 100/3≈33.333U3 250 50 50.0250/3 16.67 50/3≈16.667500/3 33.33 100/3≈33.333 DC.V 准确度等级为±k%=0.03/50*100%=0.06%<2.5%,满足要求。
AC.V校验图和校验精度等级的表格：1).10V交流电压挡检校：（合上1）U1/V 电流表示数实验值/μA 理论输出电流μA绝对误差/μA 最大绝对误差/μA10 51.32 50.0 1.32 1.7910/3 14.87 50/3≈16.667 -1.7920/3 33.09 100/3≈33.333-0.24AC.V 10V挡准确度为：±k%=1.79/50*100% =3.58%<5%,满足要求。
2).50V交流电压挡校验(合上2)U2/V 电流表示数实验值/μA 理论输出电流μA绝对误差/μA 最大绝对误差/μA50 51.75 50.0 1.75 1.7550/3 16.83 50/3≈16.667 0.16100/3 34.27 100/3≈33.3330.94AC.V 50V挡准确度为：±k%=1.75/50*100 %=3.5%<5%，满足要求。