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1、智能仪器目录摘要1一、设计目的要求11.1设计目的21.2设计要求2二、数字万用表的组成32.1数字万用表的基本结构32.2数字万用表的工作原理4三、DT9205万用表的焊接工艺63.1 DT9205A数字万用表的元件识别63.2 DT9205数字万用表的电路安装73.3 焊接注意事项93.4 安装说明11四、DT9205数字万用表的性能测试与校准144.1正常字符显示测试144.2调试与校准15五、数字万用表的使用注意事项19总结20参考文献：21摘要数字万用表又称数字多用表，简称DMM（Digital Multimeter）。它是由数字电压表DVM(Digital Voltmeter)与各
2、种变换器组成的。其中直流数字电压表是数字万用表的基本组成部分，是数字万用表的核心。数字仪表是把连续的被测模拟量自动地变成断续的、用数字编码方式并以十进制数字自动显示测量结果的一种测量仪表。这是一种新型仪表，它把电子技术、计算机技术、自动化技术与精密电测量技术密切地结合在起，成为仪器仪表领域中一个独立的分支。数字万用表是电测技术中的一种常用仪表，以其操作方便、读数准确、体积小巧、携带方便等优点成为现代测量中不可缺少的仪器，它可以测量直流电流、交流电流、直流电压、交流电压、电阻、电容、二极管的正向压降等，正在许多领域取代模拟式(即指针式)万用表。具有使用方便、灵敏度高、测量速度快、量程宽、过载能力
3、强、输人阻抗高、指示值具有客观性(不存在视觉误差)、扩展能力强等优点。数字万用表(DMM)可直接测量电压、电流、电阻或其他电参量，其功能可任意组合并以十进制数字显示被测量的结果，应用十分广泛。本文以DT9205万用表为例。 关键词 ： 数字万用表 DT9205万用表 硬件设计 焊接工艺一、设计目的要求1.1设计目的数字万用表是在数字电压表（DVM，Digital Voltmeter）的基础上，配上各种变换器所构成的多功能测量仪表。因而具有交、直流电压测量，交、直流电流测量、电阻测量，电容测量等多种功能。DT9205A数字万用表除上述功能外，还有二极管正向导通电压测量，三极管电流放大系数测量，电
4、路通断测试等功能。通过对一台正式产品数字万用表DT9205部分零部件的焊接、安装和调试，让我们更好的了解电子产品的生产工艺流程，通过研究DT9205A数字万用表的电路组成及数字万用表的各功能转换电路原理，来让我们掌握常用元器件的识别和测试及电子产品生产基本操作技能，培养学生的动手能力。1.2设计要求(1) 能看懂数字万用表的原理框图、电原理图及装配图。（2）掌握复杂电子设备装配方法与操作使用。（3）熟练的掌握电阻、电容、二极管、三极管等元器件的识别和测量方法。 （4）掌握数字万用表的工艺流程，完成一台数字万用表的焊接、安装、调试。（5）了解焊接过程中的注意事项。（6）学会DT9205A数字万用
5、表中各类元器件的质量检测。(7) 分析、解决焊接和调试过程中所遇到的问题。(8) 初步掌握复杂电子设备的调试技能与故障排除方法。二、数字万用表的组成2.1数字万用表的基本结构数字万用表由数字电压（DVM）表配上各种变换器所构成的，因而具有交直流电压、交直流电流、电阻和电容等多种测量功能。图2.1是数字万用表的电路结构框图，它分为输入与变换部分、A/D转换器部分、显示部分。输入与变换部分，主要通过电流电压转换器（I/V）、交流直流转换器（AC/DC）、电阻电压转换器（R/V）、电容电压转换器（C/V）等，将各测量参数转换成0200mV的直流电压量UIN，UIN再送入模拟/数字（A/D）转换器，将
6、模拟电压转换为数字量后进行测量，最后由显示器显示被测量的值。A/D转换器电路与显示部分由集成电路ICL7106A和液晶显示器LCD构成。图2.1 DT9205数字万用表电路组成框图我们可以看出数字万用表是以直流200 mV作基本量程，配接与之成线性变换的直流电压、电流，交流电压、电流，欧姆，电容等参数变换器，即能将各自对应的电参量用数字显示出来。该电路的核心是一片大规模集成电路ICL7106A，该芯片内部包含双积分A/D 转换器，显示锁存器，七段译码器和显示驱动器DT9205仪表的心脏是一片大规模集成电路，该芯片（7106）内部包含双积分 A/D 转换器，显示锁存器，七段译码器和显示驱动器，它
7、的工作原理框图见示意图 2。输入仪表的电压或电流信号经过一个开关选择器转换成一个 0 到 199.9mV 的直流电压。例如输入信号 100VDC，就用 1000：1 的分压器获得 100.0mVDC；输入信号 100VAC，首先整流为 100VDC，然后再分压成 100.0mVDC。电流测量则通过选择不同阻值的分流电阻获得。2.2数字万用表的工作原理第一阶段，输入仪表的电压或电流信号经过一个开关选择器转换成一个0 到199.9mV 的直流电压。例如输入信号100VDC，就用1000：1 的分压器获得100.0mVDC；输入信号100VAC，首先整流为100VDC，然后再分压成100.0mVDC
8、。电流测量则通过选择不同阻值的分流电阻获得。输入端与比较器输出端短接，此时反映到比较器的总失调电压对自动调零电容CAZ充电,以补偿缓冲器，积分器和比较器本身的失调电压，可保证输入失调电压小于10uV，第三，基准电压VREF 向基准电容CREF 充电，使之被充到VREF，为反向积分做准备。第二阶段，正向积分（亦称信号积分或采样）INT（integral）：此时SINT 闭合，SAZ 和SDE 断开，切断自动调零电路并去掉短路线，IN+，IN-端分别被接通，积分器和比较器开始工作。被测电压VIN 经缓冲器和积分电阻后送至积分器。积分器在固定时间T1 内，以VIN /（RINT-CINT）的斜率对V
9、IN 进行定时积分。令计数脉冲的频率为FCP，周期为TCP，则T1=1000 TCP。当计数器计满1000 个脉冲数时，积分器的输出电压为 (1.1)式中，K 是缓冲放大器的电压放大系数，T1 也叫采样时间。在正向积分结束时，VIN 的极性即被判定。第三阶段，反向积分，亦称解积分DE（Decompose Integral）：在此阶段，SAZ，SINT 断开，SDE+，SDE-闭合。控制逻辑在对VIN 进行极性判断之后，接通相应极性的模拟开关，将CREF 上已充好的基准电压接相反极性代替VIN，进行反向积分，斜率变成VREF/（RINT-CINT）。经过时间T2，积分器的输出又回到零电平，参见示
10、意图2.2，该图分别绘出对负极当反向积分结束时，有关系式 (1.2)将式（1.1）代入式（1.2）中整理后得到 (1.3)假定在T2 时间内计数值（即仪表显示值，不考虑小数点）为N，则T2 为N TCP，代入式（1.3）中得到 (1.4)图 2.2 示意图分析式（1.4）可知，因T1，TCP，VREF 均是固定不变的，故计数值N 仅与被测电压VIN成正比，由此实现了模拟量-数字量转换。在测量过程中，ICL7106 能自动完成下述循环。如下示意图1示意图1每个循环的测量周期共需4000TCP。其中，正向积分时间固定不变，T1=1000TCP；反向积分时间T2为02000 TCP之间，由输入电压U
11、IN的大小确定。当UIN0时，T2=0；当UIN200mV时，T2=2000TCP；反向积分时间与自动调零时间共需3000TCP。为了提高仪表抗串模干扰的能力，正向积分时间（亦称采样时间）T1应是工频周期的整倍数。我国采用50Hz交流电网，其周期为20ms，所以应选T1=n20（ms），n为正整数。如取n=2、4、5时，T1=40ms、80ms、100ms，则能有效地抑制50Hz干扰。这是因为积分过程有取平均的作用，只要干扰电压的平均值为零，就不影响积分器输出。但n值也不宜过大，以免测量速率太低。实际中的ICL7106A的时钟频率取fo40 kHz，经4分频后得fCP=10kHz。则正向积分时
12、间T1=1000TCP=100ms，恰是交流电网周期20ms 的整数倍，利用正向积分阶段对输入电压进行平均之特点，即可消除来自外界引入的工频干扰。三、DT9205万用表的焊接工艺3.1 DT9205A数字万用表的元件识别（1）元件识别DT9205A数字万用表中的元器件外型如图3.1（1）所示。图3.1（1）DT9205A数字万用表中的元器件外型识别（2）电阻值识别电阻的参数有2种色环表示法，普通电阻用4色环表示，精密电阻用5色环表示，如图3.1（2）所示。图3.1（2）电阻值的色环表示法电阻各色环所表示的含义如表3.1所示，根据表可以识别电阻的阻值与精度。表3.1 电阻值的色环意义与识别第1色
13、环第1位数第2色环第2位数第3色环（如果使用）倍乘数精度颜色数字颜色数字颜色数字颜色倍数颜色数字黑0黑0黑0黑1银10%棕1棕1棕1棕10金5%红2红2红2红100棕1%橙3橙3橙3橙1k红2%黄4黄4黄4黄10k橙3%绿5绿5绿5绿100k绿0.5%蓝6蓝6蓝6蓝1M蓝0.3%紫7紫7紫7金0.1紫0.1%灰8灰8灰8银0.01白9白9白9（3）电容值识别法部分电容的电容值直接标在电容上。而大部分电容的容量及最大耐压是按表3.2的电容参数表示法打印在电容上。电容的常用单位为pF（皮法），nF（纳法），F（微法），电容参数表示法中的第三位数字为倍乘数，亦即0的个数，单位为pF。如224表示容量
14、为220000pF=0.22F。表3.2 电容参数的表示方法精度：字母M代表的精度为：20%字母K代表的精度为：10%字母J代表的精度为：5%注意：字母R相当于小数点倍乘数数字01234589倍乘1101001k10k100k0.010.13.2 DT9205数字万用表的电路安装3.2.1 焊接规范好的焊接方法是安装DT9205A数字万用表最重要的因素，合适的电烙铁也十分重要。使用30W左右的内热式电烙铁，并请随时保持烙铁头的清洁和镀锡。（1）安全操作规程焊接时注意防护眼睛。焊锡中含有铅和其他有毒物质，焊接过程中应避免焊锡触及口腔部位，手工焊接后须清洁双手。焊接场所应有足够的通风，防止焊接过程中的烟雾对人体的影响。（2）元件安装元器件的插入方向，在没有特别指明的情况下，所有元件的安装都必须从线路板正面装入，线路板上的元件装配符号图指出了每个元件的安装位置和安装方向。需要特别说明的是
