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1、第16卷第4期景德镇高专学报Vol.16No.42001年12月JournalofJingdezhenCollegeDec.2001文章编号:1008-8458(2001)04-0017-04数字万用表电容测量电路原理及检修1①2石长华张中全(1.景德镇高专物理系,江西景德镇333000;2.无锡市玉祁镇蓉新中学,江苏无锡214000)摘要:数字万用表已成为维修检测和实验室最常用工具,电容测量时,指针式万用表只能依据指针摆动幅度估测电容好坏,而数字万用表能直观准确读出电容容量值。首先分析数字万用表电容测量电路及原理,之后介绍电容测量电路一般检
2、修方法和几个实例。关键词:模/数转换器;多谐振荡器;单稳态触发器;基准电压中图分类号:TM930.1文献标识码:A1模/数转换电路数字万用表一般都有专用集成块,中低档万用表常用集成块L7106制成,主要完成将模拟量转换成数字量,其内部为双积分型A/D转换器,用来将被测的模拟电压转换成4位BCD数字码,相应的七段数码管和各段电平a～g同时输出,驱动液晶数码管显示出被测电压值。ICL7106引脚排列和外围元件连接见附图1所示。①脚和m{•脚外接9V单电源工作,②～mz•脚为显示电压输出端,m}•脚为缓冲器输出端,外接积分R32,m
3、•脚为积分器外
4、接积分电容C12,m~•脚为积分器和比较器的反相输入端,用外接自动调零电容C11,nx•、ny•脚为外接基准电容C9,n}•、ou•脚接振荡电路的电阻R28和电容C7,nu•、nv•脚为被测模拟信号输入端,nw•脚为模拟信号输入的公共接地端,n{•脚为基准电压输入端。有关三个电源说明:工作电源:①脚和m{•脚9V电源是整个电路工作能量来源称工作电源,由外接9V叠层电池提供。基本电压源:①脚和nw•脚之间电压2.8V由1脚内部稳压电路产生,称为基本电压源。基准电压:n{•脚和nw•脚之间电压差为精确100毫伏由R36、R35、RP、R34、R3
5、3对2.8伏基本电压源分压形成,此基准电压准确度决定测量精确度,当万用表各档测量都有误差时应调整此电压。2电容测量电路电容测量电路作用是:依据被测电容容量产生一个模拟电压,容量大则产生电压值高,容①收稿日期:2001-09-28作者简介:石长华(1965-),男,安徽东至人,讲师。·18·景德镇高专学报2001年第4期石长华,张中全:数字万用表电容测量电路原理及检修·19·量小则产生电压值低。测量电容时,此电压送入模/数转换电路L7106的nv•脚经模/数变换得出被测电容容量值。具体电路见附图2所示,电路主要由CMOS双时基集成块IC7556
6、和外围元件组成。IC7556中包含着两个完全相同的定时单元电路,每个单元又包含两个比较器,一个或非门组成的基本RS触发器,三个非门及一个NMOS放电管,三个100KΩ分压电阻。附图2中第一个时基单元接成多谐振荡器形式,⑧～lx•脚的R16、R15、C27、C26为充放电元件,通常数字万用表电容测量共设置200pF、20n、200n、2μF、20μF五档,C26为前四档测量时充放电元件,C27为第五档充放电元件。见附图2,当C26处在充放电位置:充电回路是:V+→R16→R15→C26→模拟地3-12Tph=0.7×(R16+R15)×C26=
7、0.7×(150+300)×10×10000×10≈3.1msC26放电回路是:C26正极→R15→lx•脚→IC7556内部TD2放电管→⑦脚→模拟地3-12TpL=0.7RC=0.7×R15×C26=0.7×300×10×10000×10≈2.1ms附图3画出了几个关键点波形。波形是在200pF测量档位上画出的、V+是指基本电压源,数值为2.8V。C26充放电波形如U1(即⑧脚)。IC7556⑨脚输出触发脉冲波形为U2,它通过C17送到⑥脚触发端。IC75569第二时基单元接成单稳态触发器,⑤脚输出方形脉冲,其脉冲是被测电容CX由02充电
8、到V+所需时间,充电回路是:3V+→R48→(lw•脚)→CX→模拟地附图3中U3(②脚)表示待测电容CX上波形。图2中U4(⑤脚)表示输出波形。图2中C13～C15及R17、R18组成三级RC积分电路,把代表被测电容Cx大小的脉冲宽度信号转换成直流电压,输入到ICL7106的A/D积分电路,通过A/D转换,在液晶显示屏上以数字形式显示出被测电容的实际容量。1电路中R21、R22分压电阻使⑥脚分得V+,保证数字万用表不作电容测量时,⑤脚输出为2零、VR3调节RC积分电路的输入脉冲幅度,作满量程校准用。VR4是数字万用表面板上调零电位器,保证电
9、容测量在各档上起始显示为零。3电路故障检修首先测量A/D转换器集成块ICL7106三个关键电压是否正确,测量方法和数据如下:电压名称红表笔测黑表笔测正确数据工作电源
