数字万用表PPT课件

数字万用表-----工作原理及使用方法二0一六年九月编写这是一块数字式万用表，你知道它的组成结构和工作原理吗？你知道它和指针式万用表有什么不同吗？数字式万用表是一种新型的可以测量多种电量，具有多种量程的便携式仪表。普通的数字式万用表主要用来测量直流电流、交直流电压和电阻。但现在许多数字式万用表还能够测量交流电流、电感、电容、晶体三极管的hFE值等。§9-1数字式万用表的基本组成§9-2数字式万用表的工作原理§9-3数字式万用表的使用§9-4数字式频率表返回目录§9-1数字式万用表的基本组成1．熟悉数字式万用表的组成及各部分的作用。2．熟悉数字式电压基本表的组成。3．了解A／D转换器的作用及组成。数字式万用表由3部分组成：转换开关、测量线路、数字式电压基本表。一、转换开关转换开关的作用是当其置于不同位置时，配合不同的插座，可接通不同的测量线路，把被测的信号按照被测量的不同连接到不同的测量线路中。二、测量线路测量线路的作用是把各种不同大小的被测信号转换为能被数字式电压基本表接受的微小直流电压信号，它包括衰减器、前置放大器、各种转换器等。I/U（电流/电压）转换器AC/DC（交流/直流）转换器R/U（电阻/电压）转换器另外，还包括f/U（频率/电压）转换器、T/U（温度/电压）转换器等。三、数字式电压基本表数字式电压基本表是数字式万用表的核心，它相当于指示类仪表的测量机构。1．数字式电压基本表的组成数字式电压基本表的任务是用A/D（模拟／数字）转换器把被测的电压模拟量转换成数字量，并送入计数器中，再通过译码器变换成笔段码，最后驱动显示器显示出相应的数值。数字式电压基本表的结构方框图21常见的数字式电压基本表的量程是200mV，显示的位数有3和4两种。数字式电压基本表主要包括模拟和数字两大部分。212131/2位数字式电压表的典型电路图数字式电压基本表的组成及各部分的作用数字式电压基本表的组成及各部分的作用2．CC7106型A/D转换器简介为了对模拟量（如电压）进行数字化测量，必须将被测的模拟量转换成数字量。我们把完成这种转换的装置称为模／数转换器，即A／D转换器。A／D转换器是数字式电压基本表的核心。引脚排列外形CC7160型A/D转换器CC7106型A／D转换器的特点采用单电源供电，电压范围较宽，规定为7～15V。低功耗。一节9V叠层电池可使用半年以上。输入阻抗高。对输入信号基本无衰减作用。内部有异或门输出电路，能直接驱动LCD液晶显示器工作。具有自动调零功能，能自动判定被测电压的极性。整机组装方便。只要配上5个电阻、5个电容和LCD显示器，就能组成一块数字式电压表。数码显示器LED数码显示器是用七个条状的发光二极管组成。特点是发光亮度高，但驱动电流较大（约5～10mA），功耗大。适用于安装式的数字式仪表。LED显示器笔段数字式仪表所用的显示器一般采用发光二极管式（LED）显示器和液晶（LCD）显示器。1.发光二极管数码显示器2.液晶显示器液晶显示器属于无源显示器件。它本身不发光，只能反射外界光线。特点：工作时所需要的驱动电压低（3～10V），工作电流小（μA级），可以直接用CMOS集成电路驱动。因此被广泛应用于数字式仪表、电子表和计算器中。液晶显示器结构外形内部接线图液晶显示器必须用交流(频率在30～200Hz之间的方波)电压驱动。若采用直流驱动或用直流成分较大的交流驱动，将会使液晶材料发生电解，出现气泡而变质。本节小结1．数字式万用表主要由数字式电压基本表、测量线路、转换开关三部分组成。数字式万用表的核心是数字式电压基本表。2．目前数字式万用表所用的显示器主要有发光二极管式（LED）显示器和液晶（LCD）显示器两种。返回目录§9-2数字式万用表的工作原理1．熟悉数字式万用表测量各种电量的基本原理。2．熟悉数字式万用表的基本测量电路。一、直流电压测量原理数字式直流电压表原理数字式万用表和指针式万用表的基本原理一样，都是建立在电阻串并联和欧姆定律的基础之上的。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。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9－1］欲将量程为200mV的数字式电压基本表扩大为量程是2V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。10122.0mNUUKI110101sr2VKRR91102Vsr1VRRR直流电压测量电路（1）各电压挡的输入电阻均为10MΩ。（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。（3）为了节省数字万用表中的元件，在测量交流电压时也往往借用直流电压挡的精密电阻分压器。（4）为了滤除输入端的高频噪声，可在直流电压挡的分压器上并联一只几十pF的小电容。使用数字式万用表的直流电压挡的注意事项（1）数字式直流电压表是如何扩大电压量程的？它的核心是什么？（2）为什么选择数字式直流电压表的输入电阻是10MΩ，而不是A/D转换器的输入电阻10000MΩ？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。二、交流电压测量原理交流电压测量电路AC/DC转换器为什么数字式万用表的交流电压测量电路一定要用线性AC/DC转换器？如果直接采用二极管整流电路，而不使用线性AC/DC转换器，会出现什么问题？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。三、直流电流测量原理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只起到将被测电流I转换为输入电压的作用。数字式直流电流表原理［例9－2］如图所示电路。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。02.0102.0mmAIUR直流电流测量电路数字万用表的直流电流挡（DCA）设4挡：2mA、20mA、200mA、20A。四、电阻测量原理早期生产的数字式万用表：大多采用恒流法测量电阻，不仅电路复杂，而且成本高。现在生产的数字式万用表：绝大多数都采用比例法来测量电阻，它具有电路简单、准确度高等优点，能充分发挥A／D转换器本身的优良特性，实现Ω／U转换。即使基准电压存在偏差或发生波动，也不会增加测量误差。比例法测电阻的原理基准电压——R0上的压降U0，输入电压——Rx上的压降Ux，则当RX＝R0时，显示值为1000，当RX＝2R0时满量程。通常，显示值＝表明：显示值仅取决于Rx与R0的比值，故称比例法。对各种单片A/D转换器均适用。0X0X0XRRIRIRUU100010000X0XRRUU以200Ω挡为例，取R0＝100Ω，并代入上式，可得到N＝10RX将小数点定在十位，即可直读结果。对于其他电阻挡，只需改变电阻单位（kΩ、MΩ）及小数点位置，就能直读结果。五、晶体二极管测量原理利用数字式万用表的二极管挡可以测量二极管的正向压降。二极管测量电路工作原理：首先把被测二极管的正向压降UZ转换成直流电压，然后用数字电压基本表测量并显示出来。+2.8V基准电压源经过R1、V1、R2向被测二极管V3提供大约1mA的工作电流。二极管正向压降UZ为0.55～0.7V（硅管）或0.15～0.3V（锗管），需经过R3、R4分压后衰减到原来的1/10，才能送至200mV电压基本表，最终显示出UZ值。由于二极管正向电流IZ≈1mA，故仅适合测量小功率二极管的正向压降。六、晶体三极管hFE测量原理晶体管的hFE参数表示在共发射极接法时的电流放大倍数，数值上等于集电极电流IC与基极电流IB的比值，即BCFEIIh测量晶体三极管hFE的电路测量范围是0~1000（倍）。PNP型晶体管测量电路NPN型晶体管测量电路测量三极管hFE的电路带hFE插口的测量电路本节小结1．数字式万用表和指针式万用表的基本原理一样，都是建立在电阻串并联和欧姆定律的基础之上。2．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。3．数字式万用表交流电压测量电路一般采用先将被测交流电压降压后，经线性AC／DC转换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。4．数字式直流电流表由数字式电压基本表和分流电阻并联组成。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。5．数字式万用表绝大多数都采用比例法来测量电阻。返回目录§9-3数字式万用表的使用1．熟悉数字式万用表面板。2．初步掌握用数字式万用表测量各种电量的方法。3．初步掌握用数字式万用表判断二极管好坏与极性的方法。一、VC9808型数字式万用表面板VC9808型万用表是一种性能稳定、高可靠性的3位数字式万用表，可用来测量直流电压、交流电压、直流电流、交流电流、电阻、电感、电容、频率、温度、三极管、二极管及通电试验，同时还设计有单位符号显示、峰值保持等功能。21VC9808型数字式万用表面板图1.液晶显示器作用：显示仪表测量的数值及单位。该表还具有自动调零和自动显示极性功能。测量时若被测电压或电流的极性为负，会在显示值前出现“－”号。当仪表所用电源电压（正常值为9V）低于7V时，显示屏上将显示“”符号，提示应更换电池。若测量时输入量超过仪表量程，显示屏会显示“OL”的提示符号。2.“POWER”键电源开关。使用前要按一下，显示器上有显示；测量完毕，要再按一下，显示器关闭，以免空耗电池。3．“PKHOLD”键峰值保持开关。按此功能键，仪表当前所测峰值保持在液晶显示器上，显示器出现PH符号，再按一次，退出保持状态。4.“DC／AC”键用于选择DC和AC工作方式。5．hFE测试插座用于测量晶体三极管电流放大倍数的数值。采用8芯hFE插座，旁边分别标有B、C、E。其中E孔有两个，在内部连通。测量时，应将被测晶体管三个极对应插入B、C、E孔内。6．转换开关用于改变功能及量程。位于面板中央的转换开关可提供30种测量功能和量程，供使用者选择。7．电容插座用于测量电容量或电感量的大小。测量时应将被测电容（或电感）插入该插座，再配合相应的电容（或电感）量程，即可进行测量。8．输入插孔输入插孔共有4个，位于面板右下方。使用时，黑表笔插在公共地“COM”插孔，红表笔应根据被测量的种类和量程不同，分别插在“V·Ω·Hz”“mA”或“20A”的插孔内。9．电池盒电池盒位于数字式万用表后盖的下方。为便于检修，起过载保护的0.5A快速熔丝管也装在电池盒内。在“V·Ω·Hz”与“COM”之间标有“MAX1000VDC，700VAC”，表示从这两个插孔输入的直流电压和交流电压分别不得超过1000V和700V。在“mA”与“COM”之间标有“MAX200mA”的字样，表示从这两个插孔输入的交、直流电流值不得超过200mA。另外，在“20A”与“COM”之间标有“20AMAX”，表示在对应插孔输入的直流电流值不得超过20A。二、数字式万用表的使用方法1．使用前应仔细阅读数字式万用表的说明书，熟悉电源开关、功能及量程转换开关、各功能键、输入插孔、专用插口、旋钮及附件的作用。2．检查表笔绝缘棒有无裂纹，表笔线的绝缘层是否破损，表笔位置是否插错，以确保操作人员和仪表的安全。3．每一次准备测量前，必须明确要测量的种类、测量方法，选择合适的测量种类和量程。在拿起表笔开始测量前，要再次核对测量种类、量程开关的位置、插孔位置。若事先无法估计被测电压（电流）的大小，应先用最大量程试测，再选择合适的量程。若最高位显示“1”或“OL”，其他位均消隐，表明万用表已发生过载现象，应选择更高