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(Dital MultiMeter)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有测电容、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
数字万用表是在直流数字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，并以数字形式显示出来。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、四位半和五位半之分。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，则显示1或-1。
(2)量程开关:用来转换测量种类和量程。
(3)电源开关:开关拨至"ON"时，表内电源接通，可以正常工作；"OFF"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·Ω "、"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Δ，则数字信号的大小一定是Δ的整数倍，该整数可以用二进制数码表示，但为了能直观地读出信号大小的数值，需经过数码变换后由数码管或液晶屏显示出来。
例如，设Δ＝0.1mV，把被测电压U与Δ比较，看U是Δ的多少倍，并把结果四舍五入取为整数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来的N是有限的，一般情况下，N≥1000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Δ（0.1mV）的1234倍，即N=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－199.9～199.9mV的电压，显示精度为0.1mV。
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转换一般又可分为量化、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
在数字电压表头前面加一级分压电路，可以扩展直流电压测量的量程。如图2-1所示，U0为数字电压表头的量程（如200mV），r为其内阻（如10MΩ），r1、r2为分压电阻，Ui0为扩展后的量程。
由于r >> r2，所以分压比为
（2-1）
扩展后的量程为
（2-2）
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2-2，5
3直流电流测量电路
测量电流的原理是：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>>R，取样电阻R上的电压降为Ui=RIi ，
即被测电流Ii=Ui/R,若数字表头的电压量程为U0，欲使电流档量程为I0，则该档的取样电阻为R=U0/I0 。如U0=200mV，则I0=200mA档的分流电阻为R=1Ω。
图2-3电流测量原理 图2-4多量程分流器电路
多量程分流器原理电路见图2-4。实际数字万用表的直流电流档电路为图2-5所示。
图2-5中各档分流电阻的阻值是这样计算的：
先计算最大电流档的分流电阻R5，
（2-3）
再计算下一档的，
（2-4）
依次可计算出R3、R2和R1 分别为9、90、900。
图中的FUSE是2A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D1、D2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
数字万用表中交流电压、电流测量电路是在直流电压、电流测量电路的基础上，在分压器或分流器之后加入了一级交流-直流变换器，图2-6为其原理简图。
该AC-DC变换器主要由集成运算放大器、整流二极管、RC滤波器等组成，还包含一个能调整输出电压高低的电位器，用来对交流电压档进行校准之用。调整该电位器可使数字表头的显示值等于被测交流电压的有效值。
同直流电压档类似，出于对耐压、安全方面的考虑，交流电压最高档的量限通常限定为750V。数字万用表交流电压、电流档适用的频率范围通常为40~400Hz，有些型号的交流档测量频率可达1000Hz。
5电阻测量电路
数字万用表中的电阻档采用的是比例测量法，其原理电路见图2-7。
稳压管ZD提供测量基准电压，流过标准电阻R0和被测电阻Rx的电流基本相等。所以A/D转换器的参考电压UREF和输入电压U万用表测交流电流IN有如下关系：
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