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1、数字万用表,-工作原理及使用方法 二0一六年九月编写,这是一块数字式万用表，你知道它的组成结构和工作原理吗？你知道它和指针式万用表有什么不同吗？,数字式万用表是一种新型的可以测量多种电量，具有多种量程的便携式仪表。 普通的数字式万用表主要用来测量直流电流、交直流电压和电阻。但现在许多数字式万用表还能够测量交流电流、电感、电容、晶体三极管的hFE值等。,9-1数字式万用表的基本组成,9-2数字式万用表的工作原理,9-3数字式万用表的使用,9-4数字式频率表,返回目录,9-1 数字式万用表的基本组成,1熟悉数字式万用表的组成及各部分的作用。,2熟悉数字式电压基本表的组成。,3了解AD转换器的作用及
2、组成。,数字式万用表由3部分组成：转换开关、测量线路、数字式电压基本表。,一、转换开关,转换开关的作用是当其置于不同位置时，配合不同的插座，可接通不同的测量线路，把被测的信号按照被测量的不同连接到不同的测量线路中。,二、测量线路,测量线路的作用是把各种不同大小的被测信号转换为能被数字式电压基本表接受的微小直流电压信号，它包括衰减器、前置放大器、各种转换器等。 I/U（电流/电压）转换器 AC/DC（交流/直流）转换器 R/U（电阻/电压）转换器 另外，还包括f/U（频率/电压）转换器、T/U（温度/电压）转换器等。,三、数字式电压基本表,数字式电压基本表是数字式万用表的核心，它相当于指示类仪表
3、的测量机构。,1数字式电压基本表的组成,数字式电压基本表的任务是用A/D（模拟数字）转换器把被测的电压模拟量转换成数字量，并送入计数器中，再通过译码器变换成笔段码，最后驱动显示器显示出相应的数值。,数字式电压基本表的结构方框图,常见的数字式电压基本表的量程是200mV，显示的位数有3 和4 两种。 数字式电压基本表主要包括模拟和数字两大部分。,31/2位数字式电压表的典型电路图,数字式电压基本表的组成及各部分的作用,数字式电压基本表的组成及各部分的作用,2CC7106型A/D转换器简介,为了对模拟量（如电压）进行数字化测量，必须将被测的模拟量转换成数字量。 我们把完成这种转换的装置称为模数转换
4、器，即AD转换器。 AD转换器是数字式电压基本表的核心。,引脚排列 外形 CC7160型A/D转换器,CC7106型AD转换器的特点,采用单电源供电，电压范围较宽，规定为715V。 低功耗。一节9V叠层电池可使用半年以上。 输入阻抗高。对输入信号基本无衰减作用。 内部有异或门输出电路，能直接驱动LCD液晶显示器工作。 具有自动调零功能，能自动判定被测电压的极性。 整机组装方便。只要配上5个电阻、5个电容和LCD显示器，就能组成一块数字式电压表。,数码显示器,LED数码显示器是用七个条状的发光二极管组成。特点是发光亮度高，但驱动电流较大（约510mA），功耗大。 适用于安装式的数字式仪表。,LE
5、D显示器笔段,数字式仪表所用的显示器一般采用发光二极管式（LED）显示器和液晶（LCD）显示器。,1.发光二极管数码显示器,2.液晶显示器,液晶显示器属于无源显示器件。它本身不发光，只能反射外界光线。 特点：工作时所需要的驱动电压低（310V），工作电流小（A级），可以直接用CMOS集成电路驱动。因此被广泛应用于数字式仪表、电子表和计算器中。,液晶显示器,结构,外形,内部接线图,液晶显示器必须用交流(频率在30200Hz之间的方波)电压驱动。若采用直流驱动或用直流成分较大的交流驱动，将会使液晶材料发生电解，出现气泡而变质。,本节小结,1数字式万用表主要由数字式电压基本表、测量线路、转换开关三部
6、分组成。数字式万用表的核心是数字式电压基本表。 2目前数字式万用表所用的显示器主要有发光二极管式（LED）显示器和液晶（LCD）显示器两种。,返回目录,9-2 数字式万用表的工作原理,1熟悉数字式万用表测量各种电量的基本原理。,2熟悉数字式万用表的基本测量电路。,一、直流电压测量原理,数字式直流电压表原理,数字式万用表和指针式万用表的基本原理一样，都是建立在电阻串并联和欧姆定律的基础之上的。,数字式万用表直流电压测量电路是利用分压电阻来扩大电压量程的。,计算分压电阻时，应遵照下列原则： 1. 由于数字式电压基本表的输入电阻极大，故可认为输入端开路。 2. 由于数字式电压基本表的最大显示值是19
7、99，因此，量程扩大后的满量程显示值也只能是1999，仅仅是单位和小数点的位置不同而已。,例91 欲将量程为200mV的数字式电压基本表扩大为量程是2V的直流电压表，若要求该表输入电阻为10M（即要求RsrRV1RV210M），求分压电阻的值。,解：先求得分压比 再求得分压电阻 M M 答：分压电阻RV19M，RV21M。,直流电压测量电路,（1）各电压挡的输入电阻均为10 M。 （2）由于Rl的电阻值很大，为便于校准电阻值，经常采用两只配对电阻串联成9M。 （3）为了节省数字万用表中的元件，在测量交流电压时也往往借用直流电压挡的精密电阻分压器。 （4）为了滤除输入端的高频噪声，可在直流电压挡
8、的分压器上并联一只几十pF的小电容。,使用数字式万用表的直流电压挡的注意事项,（1）数字式直流电压表是如何扩大电压量程的？它的核心是什么？ （2）为什么选择数字式直流电压表的输入电阻是10 M，而不是A/D转换器的输入电阻10000M？,在数字式万用表中，为提高测量交流信号的灵敏度和准确度，一般采用先将被测交流电压降压后，经线性AC（交流）DC（直流）转换器变换成微小直流电压，再送入电压基本表中进行显示的方法。,二、交流电压测量原理,交流电压测量电路,AC/DC转换器,为什么数字式万用表的交流电压测量电路一定要用线性AC/DC转换器？ 如果直接采用二极管整流电路，而不使用线性AC/DC转换器，
9、会出现什么问题？,数字式直流电流表是由数字式电压基本表和分流电阻并联组成的。,三、直流电流测量原理,由于数字式电压基本表的输入阻抗极高，可视为开路，对电流的分流作用近似等于零。所以，这里的分流电阻RA只起到将被测电流 I 转换为输入电压的作用。,数字式直流电流表原理,例92如图所示电路。已知数字式基本表的电压量程为Um200mV0.2V，若要求将电流量程扩大为Im10A，求分流电阻的值。,解：分流电阻值为 答：分流电阻值为0.02。,直流电流测量电路,数字万用表的直流电流挡（DCA）设4挡：2mA、20mA、200mA、20A。,四、电阻测量原理,早期生产的数字式万用表：大多采用恒流法测量电阻
10、，不仅电路复杂，而且成本高。 现在生产的数字式万用表：绝大多数都采用比例法来测量电阻，它具有电路简单、准确度高等优点，能充分发挥AD转换器本身的优良特性，实现U转换。即使基准电压存在偏差或发生波动，也不会增加测量误差。,比例法测电阻的原理,基准电压R0上的压降U0，输入电压Rx上的压降Ux，则 当RXR0时，显示值为1000，当RX2R0时满量程。 通常，显示值 表明：显示值仅取决于Rx 与R0 的比值，故称比例法。对各种单片A/D转换器均适用。,以200挡为例，取R0100，并代入上式，可得到 N10RX 将小数点定在十位，即可直读结果。对于其他电阻挡，只需改变电阻单位（k、M）及小数点位置
11、，就能直读结果。,五、晶体二极管测量原理,利用数字式万用表的二极管挡可以测量二极管的正向压降。,二极管测量电路,工作原理：首先把被测二极管的正向压降UZ转换成直流电压，然后用数字电压基本表测量并显示出来。 +2.8V基准电压源经过R1、V1、R2向被测二极管V3提供大约1mA的工作电流。二极管正向压降UZ为0.550.7V（硅管）或0.150.3V（锗管），需经过R3、R4分压后衰减到原来的1/10，才能送至200mV电压基本表，最终显示出UZ值。 由于二极管正向电流IZ1mA，故仅适合测量小功率二极管的正向压降。,六、晶体三极管hFE测量原理,晶体管的hFE参数表示在共发射极接法时的电流放大
12、倍数，数值上等于集电极电流IC与基极电流IB的比值，即,测量晶体三极管hFE的电路测量范围是01000（倍）。,PNP型晶体管测量电路,NPN型晶体管测量电路,测量三极管hFE的电路,带hFE插口的测量电路,本节小结,1数字式万用表和指针式万用表的基本原理一样，都是建立在电阻串并联和欧姆定律的基础之上。 2数字式万用表直流电压测量电路是利用分压电阻来扩大电压量程的。 3数字式万用表交流电压测量电路一般采用先将被测交流电压降压后，经线性ACDC转换器变换成微小直流电压，再送入电压基本表中进行显示的方法。,4数字式直流电流表由数字式电压基本表和分流电阻并联组成。这里的分流电阻RA主要起到将被测电流
13、I转换为输入电压的作用。 5数字式万用表绝大多数都采用比例法来测量电阻。,返回目录,9-3 数字式万用表的使用,1熟悉数字式万用表面板。,2初步掌握用数字式万用表测量各种电量的方法。,3初步掌握用数字式万用表判断二极管好坏与极性的方法。,一、VC9808型数字式万用表面板,VC9808型万用表是一种性能稳定、高可靠性的3 位数字式万用表，可用来测量直流电压、交流电压、直流电流、交流电流、电阻、电感、电容、频率、温度、三极管、二极管及通电试验，同时还设计有单位符号显示、峰值保持等功能。,VC9808型数字式万用表面板图,1. 液晶显示器,作用：显示仪表测量的数值及单位。 该表还具有自动调零和自动
14、显示极性功能。测量时若被测电压或电流的极性为负，会在显示值前出现“”号。当仪表所用电源电压（正常值为9V）低于7V时，显示屏上将显示“ ”符号，提示应更换电池。若测量时输入量超过仪表量程，显示屏会显示“OL”的提示符号。,2. “POWER”键,电源开关。使用前要按一下，显示器上有显示；测量完毕，要再按一下，显示器关闭，以免空耗电池。,3“PK HOLD”键,峰值保持开关。按此功能键，仪表当前所测峰值保持在液晶显示器上，显示器出现PH 符号，再按一次，退出保持状态。,4. “DCAC”键,用于选择DC和AC工作方式。,5hFE测试插座,用于测量晶体三极管电流放大倍数的数值。采用8芯hFE插座，
15、旁边分别标有B、C、E。其中E孔有两个，在内部连通。测量时，应将被测晶体管三个极对应插入B、C、E孔内。,6转换开关,用于改变功能及量程。位于面板中央的转换开关可提供30种测量功能和量程，供使用者选择。,7电容插座,用于测量电容量或电感量的大小。测量时应将被测电容（或电感）插入该插座，再配合相应的电容（或电感）量程，即可进行测量。,8输入插孔,输入插孔共有4个，位于面板右下方。使用时，黑表笔插在公共地“COM”插孔，红表笔应根据被测量的种类和量程不同，分别插在“VHz” “mA” 或“20A”的插孔内。,9电池盒,电池盒位于数字式万用表后盖的下方。为便于检修，起过载保护的0.5A快速熔丝管也装在电池盒内。,在“VHz”与“COM”之间标有“MAX 1 000V DC，700VAC”，表示从这两个插孔输入的直流电压和交流电压分别不得超过1 000V和700V。在“mA” 与“COM”之间标有“MAX 200mA”的字样，表示从这两个插孔输入的交、直流电流值不得超过200mA。另外，在“20 A”与“COM”之间标有“20A MAX”，表示在对应插孔输入的直流电流值不得超过20A。,二、数字式万用表的使用方法,1使用前应仔细阅读数字式万用表的说明书，熟悉电源开关、功能及量程转换开关、各功能键、输入插孔、专用插口、旋钮及附件的作用。,2检查表笔绝缘棒有无裂纹，表笔线的绝缘层是
