为了向业余爱好者推广集成运算放大器电路的应用，这里向大家介绍一种用集成运放电路块装置的万用表。该万用表与晶体管万用表比较，具有零飘小、准确性高和结构简单的优点；该万用表与普通万用表比较，又有灵敏度高、量程广和欧姆档误差小的优点。
工作原理
电路见图1。关于量程设计、扩展的方法本文不再赘述，仅把电路的几个特点简单地介绍一下。
图中集成运算块接成反相输入。为了便于分析，我们只把集成运算电路部分画出，见图2。可以看出，改变R\(_{F}\)和R1的比值，能得到我们需要的电压放大倍数。R\(_{F}\)为负反馈电阻，取值2.5MΩ，R1基本上是放大器的输入电阻（即相当于表头的等效内阻），取值12.5KΩ。若表头灵敏度在50～500微安时，U\(_{0}\)取值1～5伏较为适宜，U0不能太小，否则交流刻度线性太差。我们这里表头用的是200μA，调微调电阻R\(_{W}\)，使U0=2伏。这时可得到|U\(_{i}\)|=（R1／R\(_{F}\)）· U0=（12.5／2500）×2=10mv。I\(_{i}\)=Ui／R\(_{1}\)=10／12.5=0.8μA。图2就等效为一块内阻为12.5KΩ、满度为10毫伏的电压表，或者是满度为0.8微安的电流表。
电容C为频率补偿电容，当C=10～100pF时，放大倍数约为200。虽然放大倍数较高，但从FC－54运算放大器的特性可知，不会发生自激。
R\(_{2}\)为接地平衡电阻，且R2=R\(_{1}\)。Rb为外接偏置电阻。电位器W为调零电位器。
再回到图1继续介绍。W\(_{2}\)为零欧姆调节电位器。交流档都是放大后再进行半波整流的，使所有量程都合用一根交流刻度线。由于大阻值的电阻不易买到，所以电压档从25伏开始的以上各档，接入电流档的不同分流点，以降低灵敏度，这与用电阻分压或另外加开关的方法相比，更为简单、可靠。
元器件选择
运算放大器用FC－54，它共有12只管脚。它的外形、管脚排列见图3。数管脚时，让管脚对着自己，从标记小凸片对准的一只管脚开始，逆时针数，依次为12、11……2、1。8、9两脚是空脚不用，可齐根剪去。若用其它的运算放大器，不仅要改变管脚接线，还要注意电源、外接电阻和外接电容的数值。在U0保持2伏的情况下，电阻R\(_{F}\)、R1、R\(_{2}\)和量程扩展部分可不必更动。
表头选用50～500微安的，一般内阻不用考虑，但线性要好。大于500微安的表头也可以用，但功耗增加，交流刻度线性也差些。我们用的是200微安、带反射镜的四英寸方表头。
波段开关用3刀11掷的，波段开关的质量要好，绝缘电阻要高，K\(_{3}\)触点需能承受1安的电流，不然应去掉1A档，或用固定插座。若没有3刀11掷开关，可根据手头材料，适当压缩量程。电源开关用小型双刀双掷开关，如有带双触点开关的电位器作零欧姆调节器，可用这双触点开关作电源开关。
电阻R\(_{0}\)～R13用线绕电阻，其余的用金属膜电阻，要求阻值准确、稳定，除了R\(_{2}\)、Rb、R\(_{F}\)和R以外，电阻误差最好小于1％。大电流档和高电压档的电阻要注意额定功率。W1、W\(_{2}\)可用直线型碳膜电位器，有线绕电位器更好。
运算放大器的电源用两节9伏积层电池，电阻档用普通的一节1.5伏电池。
安装与调整
由于FC－54管脚多，地方小，弄不好会发生短路或把管脚折断。为此，使用前先把每个管脚上齐根套上约有10mm长的塑料套管，然后用镊子夹住管脚底部，用手轻轻地把管脚从距根部约4mm处弯成图4形状。再用刀片细心地把每只管脚刮净、上锡。上锡或焊接管脚时，需用镊子夹住管脚中部帮助散热，用的烙铁的功率不要超过45瓦。通常是在其它元器件焊接好以后，再焊接运算放大器。
由于放大器部分的元器件不多，用一块（25×15mm）绝缘板，上面铆上铆钉，元器件的腿可直接焊在铆钉或焊片上，见图5。元器件均放在正面，电容C可以放在FC－54的管帽上。图中的色线为反面接线。焊接时，先把阻容元件和反面的两根连线焊好，再把调零电位器、正负电源及输出端引线焊上。最后焊上FC－54。
放大器线路板安装调好以后，再进行总装。总装图见图6。量程扩展电阻都直接焊在波段开关的焊片上。波段开关K3a的上面固定一只两眼接线架，作欧姆档6个电阻的接地端。电源的退耦电容C\(_{1}\)～C4焊到积层电池的接线钮上。线路中的非接地端应用屏蔽线屏蔽。各接地端应相对集中到一、两点，不要随便乱接。元器件的放置应注意，不要碰着表壳。表壳的接地要良好。
绘制表盘时，先把原表头上的表面取下，找一张又薄又光滑的白纸，平放在表面上，用铅笔在白纸上描下原表面弧线的两个端点和中心点，用铅笔轻轻的画出中点和两个端点间连线的垂直平分线，见图7，两垂线相交为圆心，然后再以圆心到中点距离为半径画一圆弧线。分别以比该圆弧半径短约1.5mm、10.5mm、12mm的长度为半径，画出三条圆弧线。这四条线分别为电阻、直流、交流和电平刻度线。然后再将这白纸铺在原表面上，描下5个大格刻度，再用等分法，把每个大格分为10小格，直流刻度线就刻度好了。为了刻度计算方便，电阻档的中心值为12。具体地直流档、电阻档的调整本文就不再赘述。考虑到交流刻度的非线性和整流二极管的离散性，交流和电平刻度线需调试后再定刻度，图8仅给出了四英寸表头的直流档、电阻档刻度线，便于仿制者剪贴。
把稀胶水均匀地涂在表面上，将制好的刻度盘纸平整地贴到表面上，使表面和纸上的第一道圆弧线重合。面板以外的白纸剪掉。等到胶水干了以后，再把新表面装到表头上，供调试用。
调试时，先调放大器部分（把放大器与其它部分断开），接通电源，调R\(_{b}\)的阻值，使电源E1、E\(_{2}\)电路中的电流IE1、I\(_{E2}\)相等，约为0.3mA。如果IE1、I\(_{E2}\)不正常或过大，须立即断开电源，检查电源电压是否正常，电池极性对否，FC—54的管脚接法对否，偏置电阻是不是太大了，电容C是否脱焊，电路自激。检查电流正常以后，再接上Rw1、表头，将R\(_{w1}\)旋至阻值最大、调W1使表针指零。此时，用手靠近输入端，表针应有所变化。若调W\(_{1}\)不能使表针指零，可能有以下几个原因：电源不通、RF开路、R\(_{F}\)或R1阻值偏离设计值太大、W\(_{1}\)有一个头断开、Rw1阻值不是最大而是最小、C开路或运放电路质量太差。分析这几种情况后再试调。
为了使扩展量程电路调整方便，所有电阻最好都用电桥测试、挑选，尤其是R\(_{1}\)的阻值要准确。我在装配前，由于用电桥挑选过，所以装好以后，几乎不用调整。
将调好后的放大头和量程扩展部分连接好，然后从10伏直流电压档送入标准的10伏直流电压，见图9所示。逐渐减小R\(_{w1}\)的阻值，使表头指针满刻度。如表头指针反打，应将表头两端引线对换。Rw1调好后，就固定不动了，也可以用一相同的固定电阻代替。然后再按照一般万用表的调整方法，调整直流电流和直流电压各档。电阻档只要保证电阻R\(_{24}\)～R29阻值的准确，一般不用调整。
调交流档时，从10伏交流电压档送入标准的10伏、50赫交流电压（有条件的话，送入1千赫），调R\(_{w2}\)使指针满偏转，然后逐渐减小送入的交流电压为9V、8V……1V，在交流刻度线上依次记下这些电压值并记以刻度。固定Rw2以后，再调交流电流档和其它的电压档。调交流档时，一定注意不要有外界干扰，否则刻度不准。
为防止使用中发生误测而损坏表头、运算放大器，可以加入图10所示的保护电路。
整机调好后，连同电池、保护电路均放在表盒里。表盒用1mm厚的铝板或0.5mm厚的铁板制成，内尺寸为200×130×55mm\(^{3}\)。表盒面板上加装一块厚3mm左右的有机玻璃板，板下放一张标有各旋钮功用的白纸。万用表的内部元件排到和面板图参见图11、12。测交流时，需要在表棒与测试点之间串一合适电容。低频时，电容值为10μ左右；中频时，电容为0.01μ。或者在K\(_{2a}\)的V与V～之间串一只0.033～1μ的玻璃釉或涤纶电容。（杨华健）
