电工测量 教学课件 作者 陈惠群第7章第3～4学时.ppt

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1、第7章数字式万用表第二节数字式万用表基本原理（3～4节）一、直流电压测量原理二、交流电压测量原理三、直流电流测量原理一、直流电压测量原理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，如图7-8所示。图7-8数字式直流电压表原理在计算分压电阻时，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1999，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1］如图7-8所示电路，欲将量程为200mV的数字式电压基本表扩大为量程是2V

2、的直流电压表，若要求该表输入电阻为10MΩ（即要求Rsr＝RV1＋RV2＝10MΩ），求分压电阻的值。解先求得分压比再求得分压电阻MΩMΩ答分压电阻RV1＝9MΩ，RV2＝1MΩ。图7-9直流电压测量电路数字式万用表的直流电压挡（DCV）一般有200mV、2V、20V、200V及1000V共5挡，基本量程为200mV。利用分压电阻R1～R5可以把量程为200mV的电压基本表扩展成具有5个量程的直流电压测量电路。R1～R5均采用误差为±0.5％的金属膜电阻。为保护数字电压基本表，常在分压器输出端与IN＋之间串联接入一只0.5A的快速熔丝管和限流

3、电阻R6，作为过流保护。使用数字式万用表的直流电压挡时要注意以下几点：（1）各电压挡的输入电阻均为10MΩ，这是考虑到ICL7106型单片3位A/D转换器的输入电阻rIN=1010Ω=10000MΩ（典型值）。在设计多量程数字电压表时，一般选仪表的输入电阻RIN=0.001rIN=10MΩ，使rIN>>RIN，这样可完全忽略rIN对信号的分流作用。（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9MΩ；也有的数字万用表是用一只高阻值固定电阻和一只低阻值的可调电阻串联组成Rl的。（3）为了节省元件，在测量交流电压时往往借

4、用直流电压挡的精密电阻分压器。此外，上述分压电阻还兼作电阻挡的标准电阻。考虑到直流电压只有5挡，而电阻共有6挡（200Ω、2kΩ、20kΩ、200kΩ、2MΩ、20MΩ），R5实际上由100Ω和900Ω电阻串联而成，其中的100Ω电阻可作为200Ω电阻挡的标准电阻（电阻挡的标准电阻值应等于该电阻量程的一半）。（4）为了滤除输入端的高频噪声，某些数字万用表在直流电压挡的分压器上还并联一只几十pF的小电容。二、交流电压测量原理在数字式万用表中，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

5、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。线性AC／DC转换器具有下列优点：由于运算放大器Ala的放大作用，即使输入信号很弱，也能保证V7、V8在较强的信号下工作，从而避免二极管在小信号整流时所引起的非线性失真。数字式万用表的交流电压测量电路图7-10交流电压测量电路分压电阻R7～R12与直流电压挡共用。V5、V6、V11、V12接在AC／DC转换器输入端作过压保护。C1、C2是输入耦合电容，R21、R22是输入电阻。AC／DC转换器的输出端接R26、C6、R31、C10构成的阻容滤波器，进行滤波。线性AC／DC转换器是由双运算

6、放大器TL062其中的一组Ala和二极管V7、V8组成的半波线性整流电路，它具有线性好、准确度高、电路简单、成本低廉等优点。由于它是按照正弦波平均值与有效值的关系而定义的，因此所构成的仪表仅适合于测量不失真的40～400Hz的正弦波电压。见图7-10中虚线框所示，R23是运算放大器的负反馈电阻，用于稳定静态工作点。C5是充、放电电容，并有隔直流作用。V8、R25、R27及RP构成分压器，调整RP可改变其输出电压大小，供校正仪表时使用。三、直流电流测量原理测量时，只要使被测电流在分流电阻上产生压降，并以此作为电压基本表的输入电压，即可显示出被测

7、电流的大小。所以，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，如图7-11所示。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主要起到将被测电流I转换为输入电压的作用。图7-11数字式直流电流表原理［例2］如图7-11所示电路。已知数字式基本表的电压量程为Um＝200mV＝0.2V，若要求将电流量程扩大为Im＝10A，求分流电阻的值。解分流电阻值为Ω答分流电阻值为0.02Ω。用欧姆定律可以方便地计算出分流电阻RA的值。图7-12直流电流测量电路数字万用表的直流电流挡（DCA）

8、一般设置4挡：2mA、20mA、200mA、20A，如图7-12所示。其中20A挡专用一个输入插孔。被测电流经过分流器可转换成电压信号，分流器由R1～R4组成，总电