科技创新1实验报告.docx
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科技创新1实验报告
目次
1.概述1
1.1编写说明1
1.2定义1
1.3缩略语1
2.调频无线话筒的制作2
2.1实验目的2
2.2无线话筒的主要性能指标2
2.3无线话筒的主要功能和工作原理2
2.4实验过程4
2.3.1装配过程4
3.万用电表的制作8
3.1实验目的8
3.2万用电表的主要性能指标[2]8
万用电表的主要功能和工作原理[2]8
3.3实验过程16
3.3.1装配过程16
3.3.2实验数据和结果讨论19
4.致谢20
5.参考文献21
5.1心得体会21
5.2其他材料21
1.概述
1.1编写说明
编写目的：
本实验报告说明了调频无线话筒和DT832型数字万用电表的原理、电路结构、制作过程，以及学习科技报告的写作方法。
适读对象：
适用于具备一些基础电子知识的读者学习研究，包括09届电子信息与电气工程学院学生，同时供教师批阅。
1.2定义
焊接：
利用电烙铁加热焊锡，使电子元件正确连接在电路板上，使其可以正常工作。
虚焊：
即不完整、不充分的焊接。
正确的焊接方法详见2.4.1节。
1.3缩略语
R：
Resistor电阻
C：
Capacitor电容
L：
Inductor电感
D：
Diode二极管
V：
Triode三极管
MIC：
Microphone话筒
K：
脚跳线开关
LCD：
液晶显示屏
CMOS：
互补型金属氧化物半导体
PCB：
印刷电路板
2.调频无线话筒的制作
2.1实验目的
练习基本工具的使用；掌握电路连接的基本方法；初步掌握简单电路的调试方法。
2.2无线话筒的主要性能指标
工作电压：
3V
工作频率：
88～108MHZ
无线话筒的主要功能和工作原理
图1调频无线话筒电原理图[1]
主要功能：
话筒可以发射频率88～108MHZ的无线电波，通过调频收音机可以接收到此信号，从而实现较远距离通话功能。
工作原理[1]：
高频三极管V1和电感L、电容C4、C5、C6组成一个电容三点式的振荡器，电路结构是一个高频振荡器。
工作频率也就是调频话筒的发射频率，这种调频话筒的调频原理是通过改变三极管的基极和发射极之间电容来实现调频的，当声音电压信号加到三极管的基极上时，三极管的基极和发射极之间电容会随着声音电压信号大小发生同步的变化，同时使三极管的发射频率发生变化，实现频率调制。
根据图中元件的参数发射频率可以在88～108MHZ之间，正好覆盖调频收音机的接收频率，通过调整L的数值（拉伸或者压缩线圈L）可以方便地改变发射频率，避开调频电台。
发射信号通过C7耦合到天线上再发射出去。
R4是V1的基极偏置电阻，给三极管提供一定的基极电流，使V1工作在放大区，R5是直流反馈电阻，起到稳定三极管工作点的作用。
话筒MIC可以采集外界的声音信号，这里我们用的是驻极体小话筒，灵敏度非常高，可以采集微弱的声音，同时这种话筒工作时必须要有直流偏压才能工作，电阻R3可以提供一定的直流偏压，R3的阻值越大，话筒采集声音的灵敏度越弱。
电阻越小话筒的灵敏度越高，话筒采集到的交流声音信号通过C2耦合和R2匹配后送到三极管的基极，电路中D1和D2两个二极管反向并联，主要起一个双向限幅的功能，二极管的导通电压只有0.7V，如果信号电压超过0.7V就会被二极管导通分流，这样可以确保声音信号的幅度可以限制在正负0.7V之间，过强的声音信号会使三极管过调制，产生声音失真甚至无法正常工作。
CK是外部信号引入的位置。
在调试时可以使用实验室的函数信号发生器，输出1KHz左右的正弦波信号，代替声音信号，引入调频发射机，该外部信号通过R1衰减和D1、D2限幅后送到三极管基极进行频率调制。
这样，调试过程中就不需要老对着话筒叫个不停了，只要专心调整收音机捕捉1KHz的单音。
电路中发光二极管D3用来指示工作状态，当调频话筒得电工作时就会点亮，R6是发光二极管的限流电阻。
C8、C9是电源滤波电容，因为大电容一般采用卷绕工艺制作的，所以等效电感比较大（换句话讲，在高频时这类电容不能简单地被看做“电容”，它们的“电感”特性会显现出来），并联一个小电容C8可以使电源的高频内阻降低，这个电路非常常见。
电路中K1是一个跳线开关，通过短路帽选择，断开或是接通电源。
不外装天线时，也能工作，但有效距离较短。
实验过程
2.2.1装配过程
2.2.1.1工作环境
无线话筒电路板及所需元件一套。
电烙铁：
用于焊接及修复虚焊焊点。
焊锡及松香：
用于焊接。
剪子：
用于剪断焊接后多余的引脚，同时用于刮掉漆皮。
镊子：
用于夹取较小的元件。
螺丝刀：
便于缠绕电感线圈。
工作步骤
1．焊接元器件
（1）首先保证元件引脚清洁
将有锈和油腻的引脚用360度全方位刮引脚的方法除掉，保持清洁。
在操作过程中，我的元件引脚较为清洁，仅有一个电阻有一点锈迹，在清除干净这个引脚后准备工作完成。
（2）依对集成电路图焊接元件
我采用分类的方法进行焊接，将元件分为三类：
电阻、电容、其他元件。
然后比对电阻阻值找到其在电路中的位置，逐个焊接，再根据电容的标号找到其在电路中的位置，逐个焊接，最后通过电路找到其他元件的位置，依然采用逐个焊接的方法。
依照这个方法我较为顺利的完成了元件的焊接，经过之后的检查，有几处的焊接情况不是很好，于是我借来了溶胶枪吸去了焊锡重新焊接最终完成了焊接。
在这个过程中我认为要注意的几点：
正确识别电阻阻值（见图2）和电容的电容值（见图3）。
区分清楚焊接面。
元件的插装，在焊好一个元件后减掉多余的引脚。
对出现虚焊、焊得太多的情况时要及时补焊、修正。
电感线圈的饶制，一般为七圈左右，同时焊接前要刮掉焊接部位线圈的漆包线。
要特别注意二极管、电解电容、三极管、驻极体话筒引脚的极性。
附
图3电阻色环识别指南[1]
图3[1]电容的识别
、、、
注：
（焊接方法[1]：
a.右手电烙铁，把它推向引脚和焊盘
b.将少量的焊锡放在烙铁尖上，可以使热度从烙铁上传到焊盘上。
然后用左手在另一面放上焊锡丝，元件和烙铁的热度就可以熔化焊锡。
这时，看到焊锡在焊盘上自由流动，充满整个焊盘。
c.看到焊锡流,2~3秒钟后，移开电烙铁。
冷却后剪掉引脚。
）
（3）完成制作
、
图4完成制作样图[1]
主要使用“叙述”的表达方法，对过程加以描述，包括遇到的问题及解决的方法。
使阅读者能根据你的叙述重复你的工作过程]
调试过程
工作环境
视波器，用以测试震荡频率。
收音机，用以接受话筒发出的信号。
[说明工作中使用到的工具、设备等，包括它们的主要指标或具体型号，及使用它们的目的，使阅读者能根据你的说明重建工作环境]
工作步骤
我们小组的骨干用示波器帮我测出了话筒的震荡频率，当时的测试频率为91.3MHZ。
然后我们用收音机进行了收音测试，我惊喜的从收音机中听到了骨干的声音。
但是最为清晰的信号却是在91.0MHZ处收到的。
我们分析主要原因可能是外界信号的干扰和电感线圈的不稳定性使得收音的最佳频率发生了微小的改变。
同时在距离话筒3~5米外后收音效果较差，助教说如果要增大发射距离，可在ANTANNA处接根导线作天线。
返回寝室后我又用两节5号电池进行了测试，结果发现在寝室内随着距离话筒距离的增大信号逐渐变弱，只要一出寝室信号骤减，几乎不在能听清话筒中传来的话语。
实验数据和结果讨论
实验进行了三次。
第一次在交大电信群楼4号楼410内完成，工作电压3V，环境温度约20度，测试时间为21点，外界有微风。
信号在3米内良好，超过3米后逐渐减弱，主要原因是话筒发出的信号不够强，随着距离的增大信号逐渐减弱。
第二次在南13栋616宿舍完成，工作电压3V，环境温度约15度，测试时间22点，外界有小雨。
信号在寝室内良好，出寝室后信号变得很弱。
经思考主要原因可能是墙对无线电波的吸收和反射作用使得传至寝室外的信号很弱。
第三次仍在寝室完成其他条件和第二次实验基本相同但是一个无雨的好天气，结果信号较上一次实验明显偏弱。
经思考应该是良好天气外界信号较强的原因，使得话筒信号受到了干扰。
3.万用电表的制作
3.1实验目的
练习基本工具的使用；掌握电路连接的基本方法；初步掌握简单电路的调试方法；初步了解电子设备的结构知识和相应的装配技巧。
3.2万用电表的主要性能指标[2]
一般特性
直流电流
显示
31/2位LCD自动极性显示
量程
量程
分辩力
超量程显示
最高位显示“1”其它位空白
200uA
200uA
0.1uA
最大共模电压
500V峰值
2000uA
2000uA
1uA
储存环境
-15°C至50°C
20mA
20mA
10uA
温度系数
小于0.1×准确度/°C
200mA
200mA
100uA
电源
9V叠层电池
10A
10A
10mA
外形尺寸
128×75×24mm
交流电压
交流电压
直流电压
量程
分辩力
精度
量程
分辩力
精度
200V
100mV
±1.2%读数±10字
200mV
0.1mV
±0.5%读数±2字
750V
1V
±1.2%读数±10字
2000mV
1mV
±0.5%读数±3字
电阻
20V
10mV
±0.5%读数±3字
量程
分辩力
精度
200V
100mV
±0.5%读数±3字
200Ω
0.1Ω
±1.0%读数±10字
1000V
1V
±0.8%读数±3字
2000Ω
1Ω
±1.0%读数±2字
晶体管检测
20KΩ
10Ω
±1.0%读数±2字
量程
测试电流
开路电压/测试电压
200KΩ
100Ω
±1.0%读数±2字
二极管
1.4mA
2.8V
2000KΩ
1KΩ
±1.0%读数±2字
三极管
Ib=10uA
Vce=3V
万用电表的主要功能和工作原理[2]
主要功能：
（1）31/2位的液晶读数显示
（2）可以测交直流电压，交直流电流，电阻，二极管，三极管
（3）有测通断的功能，当被测两点连通时，蜂鸣器鸣叫
（4）可以输出方波信号
工作原理：
DT832仪表的方框图如示意图1。
该仪表的心脏是一片大规模集成电路，该芯片（7106）内部包含双积分A/D转换器，显示锁存器，七段译码器和显示驱动器，它的工作原理框图见示意图2。
输入仪表的电压或电流信号经过一个开关选择器转换成一个0到199.9mV的直流电压。
例如输入信号100VDC，就用1000：
1的分压器获得100.0mVDC；输入信号100VAC，首先整流为100VDC，然后再分压成100.0mVDC。
电流测量则通过选择不同阻值的分流电阻获得。
图5示意图1[3]
采用比例法测量电阻，方法是利用一个内部电压源加在一个己知电阻值的系列电阻和串联在一起的被测电阻上。
被测电阻上的电压与己知电阻上的电压之比值，与被测电阻值成正比。
输入7106IC的直流信号被接入一个A/D转换器，转换成数字信号，然后送入译码器转换成驱动LCD的7段码。
A/D转换器的时钟是由一个振荡频率约48KHz的外部振荡器提供的，它经过一个四分之一分频获得计数频率，这个频率获得2.5次/秒的测量速率。
四个译码器将数字转换成7段码的四个数字，小数点由选择开关设定。
A
双积分A/D转换器的工作原理
A/D转换器的每个测量周期分成三个阶段：
自动调零（AZ），正向积分（INT），反向积分（DE）。
第一阶段，自动调零AZ（AUTO-ZERO）：
在此阶段，SAZ闭合，SINT、SDE断开，完成以下工作：
第一，将IN+，IN-的外部引线断开，并将缓冲器的同相输入端与模拟地短接，使芯片内部的输入电压VIN=0V；第二，反积分器反相输入端与比较器输出端短接，此时反映到比较器的总失调电压对自动调零电容CAZ充电，以补偿缓冲器，积分器和比较器本身的失调电压，可保证输入失调电压小于10uV，第三，基准电压VREF向基准电容CREF充电，使之被充到VREF，为反向积分做准备。
第二阶段，正向积分（亦称信号积分或采样）INT（integral）：
此时SINT闭合，SAZ和SDE断开，切断自动调零电路并去掉短路线，IN+，IN-端分别被接通，积分器和比较器开始工作。
被测电压VIN经缓冲器和积分电阻后送至积分器。
积分器在固定时间T1内，以VIN/（RINT-CINT）的斜率对VIN进行定时积分。
令计数脉冲的频率为FCP，周期为TCP，则T1=1000TCP。
当计数器计满1000个脉冲数时，积分器的输出电压为
（2.3.1）
式中，K是缓冲放大器的电压放大系数，T1也叫采样时间。
在正向积分结束时，VIN的极性即被判定。
第三阶段，反向积分，亦称解积分DE（DecomposeIntegral）：
在此阶段，SAZ，SINT断开，SDE+，SDE-闭合。
控制逻辑在对VIN进行极性判断之后，接通相应极性的模拟开关，将CREF上已充好的基准电压接相反极性代替VIN，进行反向积分，斜率变成VREF/（RINT-CINT）。
经过时间T2，积分器的输出又回到零电平，参见图3，该图分别绘出对负极当反向积分结束时，有关系式
（2.3.2）
图6示意图2[3]
图7双积分输出电压示意图及A/D转换器的时序波形[3]
将式（2.3.1）代入式（2.3.2）中整理后得到
（2.3.3）
假定在T2时间内计数值（即仪表显示值，不考虑小数点）为N，则T2为NTCP，代入式（2.3.3）中得到
（2.3.4）
分析式（2.3.4）可知，因T1，TCP，VREF均是固定不变的，故计数值N仅与被测电压VIN成正比，由此实现了模拟量-数字量转换。
在测量过程中，ICL7106能自动完成下述循环
A/D转换器的时序波形如图3所示，每个阶段的时间分配如下：
自动调零时间：
1000TCP-3000TCP
正向积分时间T1：
3000TCP-4000TCP（T1=1000TCP）
反向积分时间T2：
0-2000TCP
每个A/D转换周期为4000TCP，折合16000T0
需作几点说明：
a）自动调零时间是可变的，必须等上一次反向积分结束后才开始。
举例说明，若在0-1850TCP时间内完成反向积分（T2-1850Tcp），就从1851TCP-3000TCP的时间内自动调零，此时调零时间为3000TCP-1851TCP=1149TCP
b）T1是固定不变的，T2则随VIN的大小而变化，因为T1/TCP=1000，选基准电压=VREF=100.0mV，所以由式（2.3.4）得到
（2.3.5）
即
（2.3.6）
只要将小数点定在十位后边便可直读结果。
满量程时N=2000，VIN=VM，由式（2.3.4）可导出满量程电压VM与基准电压的关系式
（2.3.7）
显然，当VREF=100.0mV时，VM=200mV，
VERF=1000mV时，VM=2V。
式（2.3.7）对ICL系列31/2位A/D转换器均适用。
31/2位DVM，DMM的最大显示值为1999，满量程时将显示过载符号“1”。
c）上述定时关系由7106本身特性所决定，外界无法改变。
d）为提高双积分数字仪表抑制工频干扰的能力，所选采样时间T1应为工频周期的整倍数。
利用正向积分阶段对输入电压取平无均的特点，即可消除外界引入的工频干扰。
我国采50Hz交流电网，其周期为20ms，应选
T1=n·20ms（2.3.8）
式中n=1，2，3…。
N愈大，对串模干扰的抑制能力愈强，但A/D转换时间延长，测量速率降低，例如可取时钟频率f0=40KHz，即T1=1000TCP=100ms，恰是20ms的5倍，欧美国家采用60Hz交注电网，周期是162/3ms。
为抑制60Hz干扰，可选f0=331/3KHz，40KHz，48KHz，60KHz等。
实际上考虑到交流电网的频率也会有一定波动（例如在500.5Hz范围内变化），一般情况下并不要求时钟频率严格等于规定值，允许有一定的偏差。
但时钟频率的稳定性应尽量高，否则在T1，T2两个时间内TCP不等，会影响转换准确度
数字电路
数字电路亦称逻辑电路，ICL7106数字电路如图2所示，数字电路如图2所示，数字电路主要包括8个单元电路
（1）时钟振荡器，
（2）分频器，（3）计数器，（4）锁存器，（5）译码器，（6）异或门相位驱动器，（7）控制逻辑，（8）31/2位LCD显示器，图中虚线框内表示7106的数字电路，框外是外围电路。
直流电压测量
图4为简单的直流电压测量示意图，输入电压被分压电阻分压（分压电阻之和为1MΩ），每档分压系数为1/10，分压后的电压必须在-0.199V~+0.199V之间，否则将过载显示，过戴显示为仅在最高位显示“1”其余位数不显示。
图8简单的直流电压测量示意图[3]
交流电压测量
图5为简单的交流电压测量示意图，交流电压首先须进行整流并通过一低通滤波器对波形进行整形，然后送入共用的直流电压测量电路，最后将测量出交流电压的有效值（RMS）。
图9简单的交流电压测量示意图[3]
电流测量
图6为简单的直流电流测量示意图，内部的取样电阻将输入电流转换为-199.9mV~+199.9mV之间的电压后送入7106输入端，当设置在10A档时，输入的电流直接输入10A输入孔而不能通过选择开关。
图10简单的支流电流测量示意图[3]
电阻测量
图7为简单的电阻测量示意图，这个电路由电压源，标准电阻（这个电阻为分电压电阻，由选择开关转换得到），被测量电阻（未知）组成，两个电阻的比值等于各自电压降的比值，因此，通过标准电阻及利用标准电阻上的标准电压，就可确定被测电阻的阻值。
测量结果直接由A/D转换器得到。
图11简单的电阻测量示意图[3]
hFE测量
图8为简单的hFE测量电路，集成电路7106的内部电路提供2.8V的稳定电压（V+对COM），当PNP晶体管插入晶体管座时，基极到发射极的电流流过电阻R10，由R10上的电压产生集电极电流，在R23上得到的电压送入7106并同时显示晶体管的hFE值。
对NPN晶体管，发射极电流流过R11并同时显示晶体管的hFE值。
图12示意图8[3]
实验过程
3.2.1装配过程
3.2.1.1工作环境
所用器材：
DT832数字万用表电路板及所需元件一套。
电烙铁：
用于焊接及修复虚焊焊点。
焊锡及松香：
用于焊接。
剪子：
用于剪断焊接后多余的引脚，同时用于刮掉漆皮。
镊子：
用于夹取较小的元件。
螺丝刀：
用于固定电路板与万用表外壳。
3.2.1.2工作步骤
1、焊接
主要步骤同无线话筒的焊接也是先清洁引脚再依照集成电路图焊接元件。
焊接时同样要注意之前提到的几点事项。
另外，因为万用电表的元件比无线话筒的明显增多，所以焊接时要格外注意一些相邻的元件不要发生短路情况。
下附焊接电路图。
图13DT832数字万用表元件安装图[3]
2、安装
对照安装说明，先将液晶屏及相关零件正确放入机壳（最好先将导电橡胶用无水酒精洗净晾干），然后组合转动开关（先装背面的接触片，然后将弹簧和小钢珠涂上凡士林后装入），然后将电路板放入机壳压紧，用螺丝将其固定在机壳内。
最后将保险丝和电池装好，安上底盖并用螺丝拧紧，机壳正面贴上封面。
至此安装完成。
图14安装完成的DT832数字万用表[2]
调试过程
3.2.1.3工作环境
所用器材：
示波器：
用于显示震荡波形及频率
函数信号发生器：
用于提供正弦波信号
定值电阻：
用于检测电阻档精确度
3.2.1.4工作步骤
（1）检测是否能够正常显示数据。
在不装表笔，只转动开关的情况下，正确结果如下：
功能量程
显示数字
功能量程
显示数字（B为空白）
DCV
200mV
00.0
hFE
三极管
000
2000mV
000
Diode
二极管
1BBB
20V
0.00
OHM
200Ω
1BB.B
200V
00.0
2000Ω
1BBB
1000V
000
20KΩ
1B.BB
DCA
200uA
00.0
200KΩ
1BB.B
2000uA
000
2000KΩ
1BBB
20mA
0.00
通断测试
30Ω以下
1BBB
200mA
00.0
方波输出
50HZ
1BBB
10A
0.00
尾数有小范围跳动属正常现象。
（2）装好表笔，测试蜂鸣器是否正常工作。
（3）电阻测试，准备1000k,100k,10k,1000Ω,100Ω的电阻各一个,分别用欧姆档的各档测量,跟已知精确仪表比较读数误差应在允许范围内。
（4）校准参考电压，将万用电表调至电压测试档并用标准数字万用电表测试电压的显示结果，通过调节可调电阻，将电压测试的误差调整到一定的精度。
在第一次测试中我的万用电表电压读数误差偏大，骨干告诉误差偏大的原因可能是电阻在焊接时出现了虚焊，他要求我我将上图电路中右侧中部的电阻重新焊接一次。
在我重新焊接过后再去测试时电压读数误差达到了允许的范围内，测试完成。
3.2.2实验数据和结果讨论
实验作品测试结果如下
液晶片显示测试：
正常
蜂鸣器测试：
正常工作
电阻测试：
所测电阻10.00kΩ，万用表显示结果10.03kΩ
电压测试：
所测电压10.00v，万用表显示结果10.01V
分析：
误差出现的原因应是多方面的，焊接的不当是其主要方面，另外提供的元件本身也存在一定的系统误差。
像我之前的第一次测试，因为焊接问题使得误差达到了30%左右，但在重新焊接后良好的控制了误差。
4.致谢
感谢科技创新课老师在课堂上细致的讲解，感谢实验室的助教和班级骨干李祎萌、徐海平在实验中给予的指导和帮助
5.参考文献
[1]电院科技创新
（1）课程讲义，调频无线话筒的制作原理教程
[2]电院科技创新
（1）课程讲义，DT832教学版教程
[3]830BD-832套件纸卡版教程
5.1心得体会
这是我第一次接触科技创新课程，第一次连续实验5小时，第一次对我进行的实验作出严密分析……这么多的第一次，收获自然也很多了。
这个实验对我而言无疑是一个较为艰辛的过程。
我一共在实验室待了三个晚上，无线话筒的完成还算顺利但数字万用电表却让我一度头痛不已。
万用电表的装备较为复杂，要不是骨干的耐心帮助我真不知道如何下手。
从这次实验中我认识到一个细微的疏忽可能引起极大的问题，在焊接过程对每个元件我们都不可掉以轻心，像电阻阻值的识别、二极管引脚的极性等等均不容忽视。
这种细致入微的精神我在以后的工作生活中会努力培养。
对于一个复杂问题的条理性同样很重要。
我们可以通过将一个大问题“肢解”为几个小问题来解决。
这种条理性可以让我们思路清晰，明确每一步前进的方向。
面对几十个元件我将其分为了电阻、电容、二极管等小类，一类类来完成焊接，这使得我的焊接过程忙而不乱。
在组装万用电表时我则先请教了骨干，让他帮我先输理一遍整个过程再一步一步完成。
条理化的分析问题无疑时解决复杂问题的良药。
在遇到困难时合作同样很重要，当我在焊接集成电路LM358时因为难以固定我找到了身边同学帮忙，在
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