为何指针表测直流电流呈现非线性？

磨盘街9号

本人欲用一块150微安的指针表DIY成交直两用的毫伏-微安表，
增加了用两只晶体管形成的差分直流放大电路，使得满度电流从150微安变成了1微安。

电路图如下：



整个表连同电路可视作一个有源【表头】
将它与万用表串接起来，用万用表的微安档作为标准，用电池+电位器供电。A和B两点为输入端子。测得数据如下：


指针表读数【等距度盘】： 0.10  0.20  0.30  0.40  0.50  0.60  0.70  0.80  0.90  1.00
万用表读数【作为标准】： 0.14  0.26  0.36  0.46  0.56  0.65  0.74  0.83  0.91  1.00

可见指针表出现了明显地非线性。如果怀疑是差分放大电路的问题，但是两只晶体管的放大系数从电源1.5v到10.0v都稳定在370-380！差分放大器工作在电压5.0v，明显处于线性工作区，而且降低供电电压到1.5v-2.0v时反而没有了非线性，令我百思不得其解。
特求教高手解答。

磨盘街9号

dgpower 发表于 2017-9-7 12:08
测试一下你的毫安表，看看线性度?

实际上，也没有必要纠结，直接按校准的数据来标注刻度，这是最简单的

谢谢关注，
毫安表是数字万用表的60微安档。线性应无问题.

磨盘街9号

爱你矿坛 发表于 2017-9-8 20:49
看你给出的电路参数，应该是三极管工作在饱和区。调整加大220K电阻，减少工作电流。
4伏工作电压巳足够， ...

回复以上各位的关注和讨论；

晶体管没有饱和，不过集电极电压与基极很接近。
现已按照【大孔景元】等等老弟的建议，把220k电阻增加到了320k。集电极电流减少了30%，电压也升高到电源的45%处。但是非线性仍然如故。

电源电压最初用1.5v即能工作，但输入内阻偏高达30k，而我希望是10k。（兼做ESR测量）所以调高了电压，锂电升压实际是为了稳压。因为锂电电压变动从3.7-4.2v，加升压板后电压基本不变。

我怀疑非线性是输入端的3.2k电阻过小引起。该电阻用于调整表头输入阻抗，现在输入阻抗已经调整到10k整，不好再行改动，所以只有重新按非线性曲线改绘指针度盘了。交流档因为整流二极管的非线性会更大。

采用晶体管差分电路的原因是材料都现成，也还算比较简单。如果用运放。一则要去买，二者运放需要正负双电源，比较麻烦，三者运放的频道较窄，用于中高频不如晶体管。

大孔景元

调节220k，使集电极电压略超电源电压的一半

磨盘街9号

【有源表头】的供电采用一节锂电+升压板变为5.0v。升压板用胶粘贴在微安表背面。
先前也怀疑升压板工作时的磁场影响了指针的偏转角度，但把升压板局部屏蔽仍无法解决非线性，排除了这个因素。

dgpower

测试一下你的毫安表，看看线性度?

实际上，也没有必要纠结，直接按校准的数据来标注刻度，这是最简单的

仲翁

晶体二，三极管都是非线性元件，在小电流下，还没进入线性范围，测得的结果是非线性的。

磨盘街9号

大孔景元 发表于 2017-9-7 14:49
调节220k，使集电极电压略超电源电压的一半

谢谢。
这个倒没试过，目前的集电极电压仅为电源的30%不到。
可以按你的办法试一试。

wangqibiao

你的150uA指针表本身线性如何？ 这种电路用运放更好。

依然很拽

用低温漂高精度单运放吧,还可以带补偿

眉间尺

楼主是把AB短接后调零的吗?

bluesky2016

  分立元件组装 是否没有运放温飘小？期待大神解惑学习一下，谢谢！

磨盘街9号

眉间尺 发表于 2017-9-7 22:43
楼主是把AB短接后调零的吗?

短接和开路均调整了，开路调20k可调电阻，短路调470欧可调电阻。指针基本都在0位。

磨盘街9号

wangqibiao 发表于 2017-9-7 21:53
你的150uA指针表本身线性如何？ 这种电路用运放更好。

是一块上海四表的老表，本身线性很好。

aoliwom

感觉问题出在那两枚1N4148上。另外放大电路的负反馈太浅。

往事已去

饱和了，减小偏置电流