数字万用表原理及详细介绍.doc

数字万用表姓名：XXX学号：XXXXXX专业：08电子信息工程X班数字万用表采用大规模集成电路和液晶数字显示技术，具有结构简单、测量精度高、输入阻抗高、显示直观、过载能力强、功能全、耗电省、自动量程转换等优点，许多数字万用表还带有测电容、频率、温度等功能本课题的主要内容是理解型数字万用表的基本结构和原理，通过数字万用表的组装与调试，培养电子产品安装测试技能万用表的概述数字万用表是采用集成电路模数转换器和液晶显示器，将被测量的数值直接以数字形式显示出来的一种电子测量仪表1. 数字万用表的组成数字万用表是在直流数字电压表的基础上扩展而成的为了能测量交流电压、电流、电阻、电容、二极管正向压降、晶体管放大系数等电量，必须增加相应的转换器，将被测电量转换成直流电压信号，再由转换器转换成数字量，并以数字形式显示出来它由功能转换器、转换器、显示器、电源和功能量程转换开关等构成常用的数字万用表显示数字位数有三位半、四位半和五位半之分对应的数字显示最大值分别为9和，并由此构成不同型号的数字万用表2. 数字万用表的面板液晶显示器显示位数为四位，最大显示数为土，若超过此数值，则显示或i量程开关用来转换测量种类和量程。

电源开关开关拨至〃时，表内电源接通，可以正常工作；〃时则关闭电源4)输入插座:黑表笔始终插在"COM"孔内红表笔可以根据测量种类和测量范围分别插入〃V・w〃〃、〃〃插孔中模数转换与数字显示电路常见的物理量都是幅值连续变化的所谓模拟量指针式仪表可以直接对模拟电压、电流进行显示，而对数字式仪表，需要把模拟电信号转换成数字信号再进行显示和处理数字信号与模拟信号不同，其幅值是不连续的就是说数字信号的大小只能是某些分立的数值若最小量化单位为△,则数字信号的大小一定是△的整数倍，该整数可以用二进制数码表示，但为了能直观地读出信号大小的数值，需经过数码变换后由数码管或液晶屏显示出来例如，设△二1把被测电压与厶比较，看是厶的多少倍，并把结果四舍五入取为整数N然后，把变换成显示码显示出来能准确得到并被显示出来的是有限的，一般情况下，鼻即可满足测量精度要求所以，最常见的数字表头的最大示数为9被称为三位半数字表对上述情况，把小数点定在最末位之前，显示出来的就是以为单位的被测电压的大小如：是△（）的倍，即，显示结果为（）这样的数字表头，再加上电压极性判别显示电路，就可以测量显示一〜的电压，显示精度为由上可见，数字测量仪表的核心是模数转换、译码显示电路。

转换一般又可分为量化、编码两个步骤转换及数字显示已是很成熟的电子技术，且已经制成大规模集成电路在数字电压表头前面加一级分压电路，可以扩展直流电压测量的量程如图所示，为数字电压表头的量程（如），为其内阻（如Q），、为分压电阻，为扩展后的量程由于>所以分压比为U0-Ui0r-2—rr12扩展后的量程为Urr_(Ui0ro2(2-1)r2ri图分压电路原理图多量程分压器原理多量程分压器原理电路见图-直流电流测量电路测量电流的原理是：根据欧姆定律，用合适的取样电阻把待测电流转换为相应的电压，再进行测量如图-由于，取样电阻上的电压降为I即被测电流若数字表头的电压量程为，欲使电流档量程为，则该档的取样电阻为女口0J则档的分流电阻为Qi图电流测量原理多量程分流器原理电路见图所示图多量程分流器电路iIN+数字电压表IN—实际数字万用表的直流电流档电路为图图中各档分流电阻的阻值是这样计算的：先计算最大电流档的分流电阻，R伫020.1(・)()5I2m5再计算下一档的R4,RR02O.l・0.9(・)()4I50.2m4依次可计算出、和分别为、90、900图中的是保险丝管，电流过大时会快速熔断，起过流保护作用。

两只反向连接且与分流电阻并联的二极管、为塑封硅整流二极管，它们起双向限幅过压保护作用正常测量时，输入电压小于硅二极管的正向导通压降，二极管截止，对测量毫无影响一旦输入电压大于，二极管立即导通，两端电压被限制住，保护仪表不被损坏用档测量时，若发现电流大于时，应不使测量时间超过秒，以避免大电流引起的较高温升影响测量精度甚至损坏仪表交流电压、电流测量电路数字万用表中交流电压、电流测量电路是在直流电压、电流测量电路的基础上，在分压器或分流器之后加入了一级交流直流变换器，图为其原理简图图变换器原理该变换器主要由集成运算放大器、整流二极管、滤波器等组成，还包含一个能调整输出电压高低的电位器，用来对交流电压档进行校准之用调整该电位器可使数字表头的显示值等于被测交流电压的有效值同直流电压档类似，出于对耐压、安全方面的考虑，交流电压最高档的量限通常限定为数字万用表交流电压、电流档适用的频率范围通常为，有些型号的交流档测量频率可达电阻测量电路数字万用表中的电阻档采用的是比例测量法，其原理电路见图ZD图电阻测量##稳压管提供测量基准电压,流过标准电阻和被测电阻的电流基本相等所以转换器的参考电压和输入电压有如下关系：URURINXU即RINRxU0根据所用时显示“表头将显示“REF转换器的特性可知，数字表显示的是与的比值，当=时,”，=时显示“”，以此类推。

所以，当”，当二时显示“”0这称为比例读数特性因此，我们只要选取不同的标准电阻并适当地对小数点进行定位，就能得到不同的电阻测量档如对Q档，取Q,小数点定在千位上当变化时，显示值相应变化，可以从Q测到Q数字万用表多量程电阻档电路见图-由上分析可知,R1=R01100人2=人02一人0]=IO—100=900R3=R03_R02=10kTk=9k图中由正温度系数热敏电阻与晶体管组成了过压保护电路，以防误用电阻档去测高电压时损坏集成电路当误测高电压时，晶体管发射极将击穿从而限制了输入电压的升高同时随着电流的增加而发热，其阻值迅速增大，从而限制了电流的增加，使的击穿电流不超过允许范围即只是处于软击穿状态，不会损坏，一旦解除误操作，和都能恢复正常DT830B型数字万用表的设计原理型数字万用表的特点主电路采用典型数字表集成电路，性能稳定可靠技术成熟且具有精度高、输入电阻大、读数直观、功能齐全、体积小巧等优点采用单板结构，集成电路采用封装结构合理只要有一般电子装配技术即可成功组装型数字万用表的设计与制作数字万用表总体框图数字万用表是在直流数字电压表的基础上配上各种变换器所构成的数字万用表原理框图如图所示，它由量程选择电路、各种变换器转换、转换、VV转换）及直流数字电压表所包含的各个环节（转换、显示逻辑、显示电路）组成。

图数字万用表原理框图模拟量数字量计数译码转换器n器L曰壬护显示器||控制器图直流数字电压表的构成数字万用表的电路原理图参见附录双积分转换器集成电路及附属电路如图所示V.dUcUb'dalifUgU叫f_IQ|去LCD~\—13J£16卫~V卫~~2GdTcTbTaT仃tTdHbHfH出abkPM[CL?106rtsr畑VRhK-CaCOMIN+【Nr5BUFENTV_肝cHiH州BP4Q-U」—理」G：20pF3；|R~r卜r~n——严f严坯IOOI⑴直半即•山FJ2_njo型28什LQ㈣F「匹班T7^1；0^2pF26斗—~一25昱五F_・：222]去L5l+.7ka图及附属电路芯片每个转换周期规定由个计数脉冲周期组成，这个计数脉冲的分配如下：①个计数脉冲周期用于输入信号；②个计数脉冲周期用于基准电压积分；③到的，自动校零的时间也是可变的，须等上一次反向积分结束后才能开始组成输入端阻容滤波电路，以提高仪表抗干扰能力与内部的两个反相器共同作用，产生约的时钟脉冲信号，该信号经四分频后，形成的计数脉冲，再经过分频得到的方波，并从背电极作为液晶显示器的公共电极电压，时钟振荡频率可按~计算,可算得~k分别为积分电阻和积分电容。

连通，与之间有〜+计算仪表的测量速率可按次为基准电容为自动调零电容的模拟公共端与面板上的表笔插孔的稳压输出基准电压由、、、内部的基准电压和组成的分压器供给调整可使设内部的基准电压，则当的滑动触头调到最下端时，有：是随输入电压的大小而改变R20R48(RR)RP(R||R)181932048的滑动触头调到最上端时,RP(R||R)320-(RjR」RP(RJR.„)48E91.5mV0E・107.3mV048’19320所以，的电压调整范围是〜、组成基准电压输入端的高频滤波器测量电路（）直流电压测量电路如图所示从中可调出个计数脉冲周期用于自动校零采样时间是固定不变的，但比较时间即反向积分时间9采用电阻分压器把基本量程为的表扩展成五量程的直流数字电压表图中带斜线的方框表示导电橡胶条，用来连通与的对应管脚是分压电阻，通过调整使WM是限流保护电阻，是消除高频噪声干扰的电容为基本表的输入电压，这就实现了转换，通过数字电压表显示出被测电流大小档分流器是用黄铜丝制成，以便能通过较大的电流是线绕电阻，仅在测大电流时需使用“”插孔，并将拨至“”1置，使小数点定在“百位上”是快速熔丝管，串在输入端，作过流保护，硅二极管、接成双向限幅电路，作为过压保护元件。

)交流电压测量电路如图所示电路主要包括两部分：电阻分压器、转换器为降低成本，与档共用一套分压电阻转换器具有平均值响应，利用双运放其中的一组运放和二极管、、构成线性半波整流器是输入耦合电容，、、、作运放输入端过压保护，和为隔直电容是运放的负反馈电阻，用以稳定工作点为频率补偿电容是半波整流二极管，为保护二极管，给反向电流提供通路其工作原理是：在输入信号的正半周时，导通，截止，输出电流流向为〜〜〜〜〜〜(模拟地)；负半周时流向为ffffff从原理上讲，这属于半波整流电路由、、构成分压电路，调整可改变输出电压，供校准交流电压档用和为平滑滤波器，获得平均值电压该电路有三个特点：第一，当输入交流电压为零时，亦等于零；第二，接成同相放大器使用，以提高其输入阻抗；第三，由于的放大作用，即使输入信号较弱，也能保证在较强信号下工作，从而避免了二极管在小信号检波时引时的非线性失真¥心J7Uk£]2[>DmVSi2VVDi：20V2KVY??OV-0D.irtHUIS15R^IH二-OJTiil%>Ala(062)VDaJAT7f47kfiIN7'06INL€0cc\d◎rp4socn图交流电压测量电路()交流电流测量电路将图中的分压器改成图中的分流器，则构成五量程的交流数字电流表。

)电阻测量电路利用选择开关改变标准电阻的米用比例法测电阻，其优点是即使基。