DT-830数字万用表DT-830数字万用表(以下简称DT-830)是一种3 位袖珍仪表与一般针式万用表相比,该表具有测量精度高,显示直观,可靠性好,功能全,体积小等优点另外,它还具有自动调零和显示极性,超量程显示,低压指示等功能,装有快速熔丝管过流保护电路和过压保护元件一、工作原理图3-8是DT-830万用表原理方框图,模/数(A/D)转换是本仪表的主要部件,这里采用7106型单片CMOS A/D转换器,被测电压一律经分压折算成直流200mV以内送入7106进行A/D变换和测量,交流电压还需经交/直转换后,变成直流电压方可送入7106;由于7106A/D转换器始终接受0-200mV直流电压信号,因此,交、直流电流测量时,需经过分流器,实现I/V转换DT-830万用表的各种测试功能原理如下:直流电压的测量直流电压的测量电路如图3-9所示,图中“IN+ 、IN- ”是7106模拟量输入的正端和负端,斜线区域代表导电橡胶,用来连接7106和LCDR7 +W2,R8 ,R9 ,R10,R11 +R12 等电阻(含可调电阻W2 )构成电阻分压器,它将基本量程200mV扩展成五个量程,使其最大量程为1000V。
7106不仅含有双积分型A/D转换器,而且还有数据锁存器、译码器和驱动器等,可直接驱动液晶式七段显示器(LCD)它内部稳定性很高的基准电压源(典型值为2.8伏)被测电压经电阻分压器送入7106后,使LCD显示出测量值二、直流电压测量电路直流电压测量电路见图3.37利用电阻分压器可将200mv的基本量程扩展成5量程直流数值电压表,5个电压量程依次为200mv,2v,20v,200v,1000v~ 为分压电阻,均采用误差为0.5%的精密金属膜电阻分压器总阻值为10MΩ,各档的分压比由量程开关来控制2V档: 2V × = 200mV20V档: 20V × = 200mV200V档: 200V × = 200mV1000V档: 1000V × = 200mV三、直流电流测量电路直流电流测量电路见图3.38当被测电流流过分流电阻时可产生压降,以此作为200mv基本表的输入电压 ,即可I/V转换利用数字电压表显示出被测电流的大小各档的分流由量程开关来控制直流电流测量电路6个电流量程依次为200μA,2mA,20mA,200mA,2A和20A分流器由~组成,总阻值为1KΩ。
20A单独使用一个输入插孔因20A插孔的工作电流很大,故分流电阻使用一根锰铜丝电阻,其冷态阻值为0.01ΩFU是2A/250V快速熔丝管,起过流保护作用组成双向限幅二极管,作过压保护当输入电压低于硅二极管的正向导通压降时,二极管截止,对测量毫无影响一旦 > 0.6 ~ 0.7V,二极管就迅速导通,从而限制了仪表的输入电压200μA挡: 200×A×Ω = 200×V = 200mv2mA挡: 2×A×100Ω = 200×V = 200mv20mA挡: 20×A×10Ω = 200×V = 200mv200mA挡: 200×A×1Ω = 200mv2A挡; 2A×0.1Ω = 200mv20A挡; 20A×0.01Ω = 200mv四、交流电压测量电路交流电压测量电路如图3.39所示该表采用平均响应的AC/DC转换电路,5个交流电压量程依次为200mV,2V,20V,200V,700V(有效值)现将最高量程规定为700V,是因为量程转换开关的额定电压值为1000V,该档的最大峰值电压= ×700 = 990V,与1000V已经很接近测量交流电压时人仍借用直流电压档的分压器。
利用低漂移双运放TL062中的一组运放和二极管,组成平均响应的线性半波整流电路这种电路可避免二极管在小信号整流时引起的非线性误差,使输入电压(有效值)与输出电压(平均值)成线性关系,适于测量0 ~ 200 mv的交流电压对半波整流而言,正弦波电压有效值与平均值的关系为 = 2.22这就是要求电路的电压放大倍数必须大于2.22倍,才有调整的余量电路中、是负反馈电阻,可将偏置性放大区,并且控制运放的增益为提高AC/DC转换器的输入阻抗,降低输入信号的损耗,接成同相放大器,其电压放大倍数由下式确定: = 1 + (3.3.5)现取 = = 100KΩ 同相端的输入电阻= 100KΩ,代人式(3.3.5)中得到=3 >2.22(倍)显然符合设计要求尽管TL062属于低飘移运放,但考虑到AC/DC转换器的输入电压很弱,即使失调电压很小,也会造成测量误差为此需增加隔直电容和,不让直流成分(包括 的失调电压)进入整流滤波电路在正半周时导通,截止,的输出电流途径→→→→→地(COM端),并且通过 对进行充电。
负半周时导通,截止,电流途径为地→→→→→此时缓慢地放电,放电时间常数 = 是TSC7106地输入电阻,因其阻值极高,故可认为两端电压维持不变由和组成地平滑滤波器可滤掉交流纹波,高频干扰信号则由、构成地高频滤波器滤除掉,从而获得稳定地平均值电压,再由TSC7106对进行A/D转换是交流电压档地校准电位器调整可使整个AC/DC转换器的电压放大倍数2.22倍,令仪表直接显示出被测电压的有效值在电路中起保护作用负半周时为反向电流提供通路是运放地频率补偿电容和还为提供一个合适地偏置电压,以减小AC/DC转换器对小信号进行放大时的波形失真五、交流电流测量电路在直流电流的基础上在增加AC/DC转换电路,就构成6量程交流数字电流表,其原理不再赘述六、.电阻测量电路采用比例法测量电阻,电路如图3.3.10所示此时不用原来的基准电压分压电路TSC7106内部的2.8V基准电压源经过、,提供测量电压V = ≈ 0.7V 标准电阻(即电路中的~)、正温度系数热敏电阻PTC,与被测电阻构成串联电路,并以上的压降作为TSC7106的基准电压,上的电压作输入电压当/为定值时,仅与(即)成正比这就是比例法测量电阻的原理。
电阻档的保护电路由晶体管(9013)和正温度系数热敏电阻PTC以及限流电阻组成这里是将的集电结短接,利用其发射结反向电压约为5.8-7V的特性,代替稳压管作过压保护PTC是过流保护元件当不慎误用电阻档测量220V交流电压时,电压经PTC加至上,使反向击穿(软击穿)由于PTC的初始电阻很低,常温下仅500Ω,所以通过它上面的电流很大,使PTC迅速发热,电阻值急剧增大,对起到限流保护作用,使之不会转入硬击穿而烧毁,进而保护TSC7106不致损坏具体讲,在交流电的正半周,反向击穿,将、~COM之间的电压钳位于6V左右在负半周,正向导通,又把、~COM之间的电压限定在0.6~0.7V左右需要说明的是,220V电压虽然能经过加至端,但由于的阻值很高(1MΩ),能将输入电流限制在220μA以内,加之TSC7106的模拟输入端内部设有过压保护电路,能承受1000V的瞬间电压,因此只要保护电路正常动作,就不会损坏芯片综上所述,PTC与的保护作用可归纳成两条,一是为220V交流电源提供一条通路,使之不流入TSC7106中,二是对、~COM之间的电压进行钳位端则由作限流保护为了抑制外界干扰信号,同时也降低在反向击穿时产生的噪声电压,还可在晶体管的发射结并联一只0.1μF的消噪电容。
由图得= I , = I ,二式之比/ = / ,则 = (/ )× ,于是采用/ 得比率去表征 的范 围,即有 正比于 ,考虑到通用, 用分压电阻代替根据器件(TSC7106)的设计,当 = 时显示读数为1 000;当 = 2 时满度(溢出) ( / )一般情况下为:显示读数= ( / )×1000由于DT-830最大显示数为1 999,因而各类测量范围的量程均以“2”字开头对于电阻测量,选用200 档级时,若取 = 100Ω ,再将小数点定在十位,则显示读数即为 的阻值200Ω档级最大显示数为199.9Ω, 数值超过此电阻值,便产生溢出,这时需要更换比200Ω档更大的档级才能测出 的值通过选择开关改变标准电阻R ,便构成多量程数字欧姆表 (注:文件素材和资料部分来自网络,供参考请预览后才下载,期待你的好评与关注。