[工作]数字万用表原理

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1、数字万用表姓名：XXX学号：XXXXXX专业：08电子信息工程X班数字万用表DMM(DitalMultiMctcr)采用大规模集成电路和液晶数字显示技术，具有结构简单、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冇测电容、频率、温度等功能。本课题的主要内容是理解DT-830型数字万用表的基本结构和原理，通过数字万用表的组装与调试，培养电子产品安装测试技能。万用表的概述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力用表是在直流数字

2、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，并以数字形式显示岀来。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、四位半和五位半Z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，则显不1或-1。(2)量程开关:用来转换测量种类

3、和量程。(3)电源开关:开关拨至〃0N〃时，表内电源接通，可以止常工作；〃0FF〃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・Q〃、〃mA〃、〃10A〃插孔中。1模数转换与数字显示电路常见的物理量都是幅值连续变化的所谓模拟量。指针式仪表可以直接对模拟电压、电流进行显示，而对数字式仪表，需要把模拟电信号转换成数字信号，再进行显示和处理。数字信号与模拟信号不同，其幅值是不连续的。就是说数字信号的大小只能是某些分立的数值。若最小量化单位为△,则数字信号的大小一定是A的整数倍,该整数可以用二进制数码表示，但为了能直

4、观地读出信号大小的数值，需经过数码变换后*数码管或液晶屏显示出來o例如，设厶=0.lmV,把被测电压11与“比较，看U是△的多少倍，并把结杲四舍五入取为整数N。然后，把N变换成显示码显示出来。能准确得到并被显示出來的N是有限的，一般情况下，N21000即可满足测量精度要求。所以，最常见的数字表头的最大示数为1999,被称为三位半数字表。对上述情况，把小数点定在最末位之前，显示出来的就是以mV为单位的被测电压U的大小。如：U是A(0.lmV)的1234倍，即N二1234,显示结果为123.4(mV)。这样的数字表头,再加上电压极性判别显示电路，就可以测量显示一199.9

5、〜199.9mV的电压，显示精度为0.lmVo由上可见，数字测量仪表的核心是模/数转换、译码显示电路。A/D转换一般乂可分为量化、编码两个步骤。A/D转换及数字显示已是很成熟的电子技术，且已经制成大规模集成电路。2直流电压测量电路在数字电压表头前而加一级分压电路，可以扩展直流电压测量的量程。如图2-1所示，仏为数字电压表头的量程(如200mV),r为其内阻(如10MQ),.、□为分压电阻，弘为扩展后的量程。由于r»□，所以分压比为(2-1)扩展后的量程为(2-2)0〜Uo图2-1分压电路原理图2-2多量程分压器原理多量程分压器原理电路见图2-2,53直流电流测量电路测

6、量电流的原理是：根据欧姆定律，用合适的取样电阻把待测电流转换为相应的电压，再进行测量。如图2-3,由于r»^,取样电阻&上的电压降为U、=RI,即被测电流WUJR、若数字表头的电压量程为仏，欲使电流档量程为To,则该档的取样电阻为於仏/厶o如仏二200mV,则厶二200mA档的分流电阻为於1Q。图2-4多量程分流器电路图2-3电流测量原理多量程分流器原理电路见图2-4。实际数字力用表的直流电流档电路为图2-5所示。丄m50.20.1(Q)(2-3)再计算下一档的危,02占0—0.9(。)(2-4)依次可计算出&、金和用分别为90、900、9000。图中的尸“必是2A

7、保险丝管，电流过大时会快速熔断，起过流保护作用。两只反向连接且与分流电阻并联的二极管〃、2为塑封硅整流二极管，它们起双向限幅过压保护作用。正常测量时，输入电压小于硅二极管的正向导通压降，二极管截止，对测量毫无影响。一旦输入电压大于0.7V,二极管立即导通，两端电压被限制住，保护仪表不被损坏。用2A档测量时，若发现电流大于1A时，应不使测量时间超过20秒，以避免大电流引起的较高温升影响测量精度甚至损坏仪表。4交流电压.电流测量电路数字万用表屮交流电压、电流测量电路是在直流电压、电流测量电路的基础上，在分压器或分流器Z后加入了一级交流-直流变换器，图2-