毫伏表的原理（全）

毫伏表是一种可以测量微弱信号的交流电压表，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。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、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等组成一个精密全波整流器，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。 　 　 点击放大

　 　 　 　 二、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、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。