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1、 钦 州学院 电路课程设计报告 万用表的设计 院 系 物理与电子工程学院 专 业 应用电子技术 学 生 班 级 2012级1班 姓 名 陆琨才 指导教师单位 钦州学院 指导教师姓名 何艳梅 指导教师职称 讲 师 2014年12月DT-830数字万用表的设计应用电子技术专业2012级 陆琨才 指导教师 何艳梅摘要：数字万用表DMM(Dital MultiMeter) 亦称数字多用表，是目前在电子检测及维修工作中最常用、最得力的一种工具类数字仪表。它采用大规模集成电路和液晶数字显示技术，通过对连续的模拟量（直流输入电压）的采样将其转换成不连续、离散的数字量，并以十进制数字形式显示出来。具有结构简单
2、、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。传统的指针式万用表功能单一、精度低，已经不能满足数字化时代的需求，而采用单片机A/D转换器构成的数字万用表，具有读数方便、精度高，测试功能强、集成度高、微功耗、抗干扰能力强等特点，另外带有单片机的智能型数字万用表更是具有自动校准，自动测量，自动数据处理和实时通讯等多种功能。目前，数字万用表已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。与此同时，由DMM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭
3、新水平关键词：数字万用表 原理 安装 调试 设计目的：（1） 进一步掌握电路课程所学的理论知识，并加以应用；（2） 熟悉集成芯片ICL7106，掌握其工作原理及应用领域；（3） 学会应用分立元件来制作数字万用表；（4） 进一步提高万用表电路的焊接与安装技能、调试与测试水平；（5） 学会研究和分析数字万用表电路的结构与工作原理；主要任务与要求（包括主要技术指标、研究方法及措施）：（1）基本功能设计一个能够测量电流、电压、电阻的万用表。（2）基本要求电表电压源1.5V；测量电流、电压、电阻各有3个档位；电流的最大量程5mA;电压的最大量程500V；电路板有一定抗振能力。目录前言 1.万用表的概念
4、11.1 模拟万用表11.2 数字万用表21.3 数字万用表的优势22.电路的组成与工作原理32.1 模数转换与数字显示电路32.2 直流电压测量电路42.3 直流电流测量电路42.4 交流电压、电流测量电路62.5 电阻测量电路73.DT830B型数字万用表的设计 93.1 DT830B型数字万用表的特点93.2 DT830B型数字万用表的设计与制作93.2.1 数字万用表总体 93.2.2 数字万用表的电路原理图 93.2.3 双积分A/D转换器113.2.4 测量电路 124.DT830B型数字万用表的安装与调试164.1 印制电路板元器件的安装与焊接164.2 液晶显示器件的安装164
5、.3 开关及印制板的安装184.4 焊接安装完成的后的实物图184.5 DT-830B数字万用表的调试 184.6 DT830B数字万用表的测试 195.设计体会206.参考文献20前言数字万用表是经过历史慢慢发展来的。早期的万用表，使用磁石偏转指针的表盘，与经典的电流计相同，现代则采用LCD提供的数字显示。模拟万用表不太精确，这是因为调零和从仪表面板上准确的读数都容易产生偏差。现代万用表已基本数字化，被测量信号被转换成数字电压并被数字的前置放大器放大，然后由数字显示屏直接显示该值；这样就避免了在读数时视差带来的偏差。现在，数字式测量仪表已成为主流，已经取代模拟式万用表。与模拟万用表相比，数字
6、万用表灵敏度高，精确度高，显示清晰，过载能力强，便于携带，使用更简单。在测试过程中因为计算机的介入，需要数字万用表具有上位机通信能力，而且由众多仪器集合在一个系统中，还需要数字万用表拥有多种接口和可以相互兼容的命令集结构；由于测试和生产的规模效应，大量仪器在一个车间中运行，不可避免的会相互干扰，这就需要测试仪器具有较强的抗干扰能力，以避免因为干扰而造成测试数据的不可靠。随着对生产效率的要求越来越高，还需要数字万用表具有自动化特性和高速测量特性等。目前，常见增加的测量包括：限制电流的半导体结电压降测量，用来确定晶体管的类型；测量量的图形化显示，比如柱状图；连续测量，并在电路发生状况时发声报警；低
7、频示波器；自动电路测试，包括自动的定时、延时信号等；简单的数据探测功能，比如记录指定时期的最大、最小读数，或按照固定间隔获取一定量的样本读数；取样并保持，可以锁定最后一次的读数，供在设备从测试电路上拿开之后读取；自动转换测试量程，测量时仪表自动选择合适的测量量程，保护仪表不被损坏。 有些现代万用表可以通过红外线、RS-232或IEEE-488设备总线等与个人计算机相连。通过这些方式，计算机可以在测量时记录读数，或者从设备把一组结果上传到计算机中。随着现代设备和系统变得越来复杂，万用表也将变得越来越精密，越来越多元化。1.万用表的概念1.1.模拟万用表 万用表的种类很多，按其读数方式可分为模拟式
8、万用表和数字式万用表两类。模拟式万用表是通过指针在表盘上摆动的大小来指示被测量的数值，因此，也称其为机械指针式万用表。由于它价格便宜、使用方便、量程多、功能全等优点深受使用者的欢迎。1.模拟万用表的组成万用表在结构上主要由表头、测量电路、转换装置三部分组成。万用表的面板上有带有多条标度尺的刻度盘、转换开关旋钮、调零旋钮和接线插孔等。(1) 表头万用表的表头一般都采用灵敏度高，准确度好的磁电式直流微安表。它是万用表的关键部件，万用表性能好坏，很大程度上取决于表头的性能。表头的基本参数包括表头内阻、灵敏度和直线性，这是表头的三项重要技术指标。表头内阻是指动圈所绕漆包线的直流电阻，严格讲还应包括上下
9、两盘游丝的直流电阻。内阻高的万用表性能好。多数万用表表头内阻在几千欧姆左右。表头灵敏度是指表头指针达到满刻度偏转时的电流值，这个电流数值越小，说明表头灵敏度越高，这样的表头特性就越好。通电测试前表针必须准确地指向零位。通常表头灵敏度只有几微安到几百微安。表头直线性是指表针偏转幅度与通过表头电流强度幅度是相互一致的。(2) 测量电路测量电路是万用表的重要部分。正因为有了测量电路才使万用表成了多量程电流表、电压表、欧姆表的组合体。万用表测量电路主要由电阻、电容、转换开关和表头等部件组成。在测量交流电量的电路中，使用了整流器件，将交流电变换成为直流电，从而实现对交流电量的测量。(3) 转换装置它是用
10、来选择测量项目和量限的。主要由转换开关、接线柱、旋钮、插孔等组成。转换开关是由固定触点和活动触点两大部分组成。通常将活动触点称为“刀”，固定触点称为“掷”。万用表的转换开关是多刀多掷的，而且各刀之间是联动的。转换开关的具体结构因万用表的不同型号而有差异。当转换开关转到某一位置时，可动触点就和某个固定触点闭合，从而接通相应的测量电路。2.模拟万用表表盘模拟万用表可以测量多种电量，具有多个量程的测量仪表，为此万用表表盘上都印有多条刻度线，并附有各种符号加以说明。电流和电压的刻度线为均匀刻度线，欧姆档刻度线为非均匀刻度线。不同电量用符号和文字加以区别。直流量用“一”或“DC”表示，交流量用“”或“A
11、C”表示，欧姆刻度线用“”表示。为便于读数，有的刻度线上有多组数字。多数刻度线没有单位，为了便于在选择不同量程时使用。1.2数字万用表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A/D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、A/D转换器、LCD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
12、、四位半和五位半之分。对应的数字显示最大值分别为1999，19999和199999，并由此构成不同型号的数字万用表。2.数字万用表的面板(1)液晶显示器:显示位数为四位，最大显示数为1999，若超过此数值，则显示1或-1。(2)量程开关:用来转换测量种类和量程。(3)电源开关:开关拨至ON时，表内电源接通，可以正常工作；OFF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 、mA、10A插孔中。1.3 数字万用表的优势与指针式万用表相比较，数字万用表有如下优良特性：1.高准确度和高分辨力三位半数字式电压表头的准确度为0.5，四位半的表头可达0
13、.03，而指针式万用表中使用的磁电系表头的准确度通常仅为2.5。分辨力即表头最低位上一个字所代表的被测量数值，它代表了仪表的灵敏度。通常三位半数字万用表的分辨力可达到电压0.1mV、电流0.1A、电阻0.1，远高于一般的指针式万用表。2.电压表具有高的输入阻抗电压表的输入阻抗越高，对被测电路影响越小，测量准确性也越高。三位半数字万用表电压档的输入阻抗一般为10M，四位半的则大于100M。而指针式万用表电压档输入阻抗的典型值是20100k/V。3.测量速率快数字表的速率指每秒钟能完成测量并显示的次数，它主要取决于A/D转换的速率。三位半和四位半数字万用表的测量速率通常为每秒24次，高的可达每秒几十次。4.自动判别极性指针式万用表通常采用单向偏转的表头，被测量极性反向时指针会反打，极易损坏。而数字万用表能自动判别并显示被测量的极性，使用起来格外方便
