数字万用表PPT课件

1、 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？第1页/共99页 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。 第2页/共99页9-1数字式万用表的基本组成数字式万用表的基本组成9-2数字式万用表的工作原理数字式万用表的工作原理9-3数字式万用表的使用数字式万用表的使用9-4数字式频率表数字式频率表返 回 目 录第3页/共99页9-1 数字式万用表的基本组成数字式万用表的基本组成1熟悉数字式

2、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AD转换器的作用及组成。第4页/共99页 数字式万用表由3部分组成：转换开关、测量转换开关、测量线路、数字式电压基本表线路、数字式电压基本表。第5页/共99页一、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。第6页/共99页二、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

3、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。 第7页/共99页三、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。第8页/共99页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。2121第9页/共99页3 31/21/2位数字式电压表的典

4、型电路图位数字式电压表的典型电路图 第10页/共99页数字式电压基本表的组成及各部分的作用 组成 名称 作用 模拟部分 输入电路 包括衰减器、前置放大器、量程转换开关等。作用是把各种不同的被测量转换成数字电压基本表的基本量程，以满足各种测量的需要 模数转换器 它是数字式电压基本表的核心部分，利用它可以将电压模拟量转换成数字量 基准电压源 向模数转换器提供一个稳定的直流基准电压，其准确度和稳定度都将直接影响到转换器的转换质量电源 为数字式电压基本表的各部分提供所需的能源 第11页/共99页组成 名称 作用 数字部分逻辑控制器 它是仪表的中枢，用以控制模数转换的顺序，保证测量的正常进行 计数器 将

5、由模数转换器转换来的数字量以二进制的形式进行计数 译码驱动器 将二进制数变换成笔段码，送入数字显示器数字显示器 显示测量结果 时钟脉冲发生器 脉冲发生器产生的时钟脉冲频率决定了数字式电压基本表的测量速率 数字式电压基本表的组成及各部分的作用 第12页/共99页2CC7106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模数转换器，即AD转换器转换器。 AD转换器是数字式电压基本表的核心。第13页/共99页引脚排列引脚排列 外形外形CC7160型型A/D转换器转换器第14页/共99页CC7106型AD转换器的特点

6、 采用单电源供电，电压范围较宽，规定为715V。 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。第15页/共99页数码显示器数码显示器 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510mA），功耗大。 适用于安装式的数字式仪表。 LEDLED显示器笔段显示器笔段 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

7、示器。1.1.发光二极管数码显示器发光二极管数码显示器第16页/共99页2.2.液晶显示器液晶显示器 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（310V），工作电流小（A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。第17页/共99页液晶显示器液晶显示器结构结构外形外形内部接线图第18页/共99页 液晶显示器必须用交流(频率在30200Hz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。 第19页/共99页本节小结 1数字式万用表主要由数字式电压基本

8、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 录第20页/共99页9-2 数字式万用表的工作原理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。第21页/共99页一、直流电压测量原理数字式直流电压表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。第22页/共99页 计算分压电阻时，应遵照下列

9、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。 第23页/共99页 例91 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10M（即要求RsrRV1RV210M），求分压电阻的值。第24页/共99页 解：先求得分压比 再求得分压电阻 M M 答：分压电阻RV19M，RV21M。10122 . 0mNUUKI110101sr2V KRR91102Vsr1VRRR第25页/共99页直流电压测量电路直流

10、电压测量电路第26页/共99页 （1）各电压挡的输入电阻均为10 M。 （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9M。 （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使用数字式万用表的直流电压挡的注意事项电压挡的注意事项第27页/共99页 （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10 M，而不是A/D转换器的输入电阻10000M？第28页/共99页 在

11、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、交流电压测量原理第29页/共99页交流电压测量电路交流电压测量电路AC/DC转换器第30页/共99页 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？第31页/共99页 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。

12、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 第32页/共99页 例92如图所示电路。已知数字式基本表的电压量程为Um200mV0.2V，若要求将电流量程扩大为Im10A，求分流电阻的值。 解：分流电阻值为 答：分流电阻值为0.02。02. 0102 . 0mmAIUR第33页/共99页直流电流测量电路直流电流测量电路 数字万用表的直流电流挡（DCA）设4挡：2mA、20mA、200mA、20A。第34页/共99页四、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

13、来测量电阻，它具有电路简单、准确度高等优点，能充分发挥AD转换器本身的优良特性，实现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。第35页/共99页比例法测电阻的原理比例法测电阻的原理 第36页/共99页 基准电压R0上的压降U0，输入电压Rx上的压降Ux，则 当RXR0时，显示值为1000，当RX2R0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。0X0X0XRRIRIRUU100010000X0XRRUU第37页/共99页 以200挡为例，取R0100，并代入上式，可得到 N10RX 将小数点定在十位，即可直读结

14、果。对于其他电阻挡，只需改变电阻单位（k、M）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。第38页/共99页二极管测量电路 第39页/共99页 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0.550.7V（硅管）或0.150.3V（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IZ1mA，故仅适合测量小功率二极管

15、的正向压降。 第40页/共99页六、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01000（倍）。 第41页/共99页PNPPNP型晶体管测量电路型晶体管测量电路 NPNNPN型晶体管测量电路型晶体管测量电路 测量三极管测量三极管hFE的电路的电路第42页/共99页带hFE插口的测量电路 第43页/共99页本节小结 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

16、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ACDC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。第44页/共99页 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 录第45页/共99页9-3 数字式万用表的使用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。第46页/共99页一、VC9808型数字式万用表面板 VC9808型万用表是

17、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。21第47页/共99页VC9808型数字式万用表面板图 第48页/共99页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。第49页/共99页2. “POWER”

18、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“PK HOLD”键键 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。第50页/共99页4. “DCAC”键用于选择DC和AC工作方式。5hFE测试插座测试插座 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。第51页/共99页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

19、容插座电容插座 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。第52页/共99页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“VHz” “mA” 或“20A”的插孔内。9电池盒电池盒 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。第53页/共99页 在“VHz”与“COM”之间标有“MAX 1 000V DC，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1 000V和70

20、0V。在“mA” 与“COM”之间标有“MAX 200mA”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“20 A”与“COM”之间标有“20A MAX”，表示在对应插孔输入的直流电流值不得超过20A。第54页/共99页二、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。第55页/共99页 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

21、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，应选择更高的量程。第56页/共99页 4刚开始测量时仪表会出现跳数现象，应等显示值稳定后再读数。 5要注意操作安全。 另外，数字式万用表用完之后，应及时关断电源开关，以防发生意外而损坏仪表。第57页/共99页 1长期不使用仪表时应取出表内电池。 2不得随意打开仪表后盖拆卸内部线路。 3不宜在高温高湿、易燃易爆和强磁场的环境下存放、使用仪表。 4当LCD显示“ ”符号时，应及时更换电池

22、。为延长使用时间，最好使用碱性电池。 5应更换规格、型号相同的熔丝管。第58页/共99页用数字式万用表测量各种电量 1检查数字式万用表是否完好 （1）外观检查 （2）仪表校验（3）安装试验电路仪表校验 第59页/共99页2测量电压 （1）黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入“VHz”插孔。 （2）转换开关转至“V”挡，如果被测电压大小未知，应选择最大量程，再逐步减小，直到获得分辨率最高的读数。 第60页/共99页 （3）测量直流电压时，使“DCAC”键弹起置“DC”测量方式；测量交流电压时，按下“DCAC”键置“AC”测量方式。 （4）将两表笔并联在被测电路两端，并可靠接触测试点，显示屏即显示

23、出被测电压值；测量直流电压显示时，为红表笔所接的该点电压与极性。第61页/共99页 （1）如仪表显示“OL”，表明巳超过量程范围，须将量程开关转至高一挡。 （2）注意输入插孔旁边都标有危险标记的数字。旋转转换开关时，表笔要离开测试点。 （3）当测量高电压时，千万注意避免人体触及高压电路。 （4）数字式万用表具有自动转换并显示极性的功能，因此测量直流电压时可不必考虑表笔的接法。 （5）如果误用直流电压挡测量交流电压，或误用交流电压档测量直流电压，仪表将显示“000”，或在低位上发生跳数现象。 第62页/共99页3测量电流 （1）将黑表笔插入“COM”插孔。根据估计被测电流的大小，将红表笔插入“m

24、A”或“20A” 插孔中。 （2）将转换开关转置“A”挡，如果被测电流大小未知，应选择最大量程，再逐步减小。 第63页/共99页 （3）测量直流电流时，使“DCAC”键弹起置“DC”测量方式；测量交流电流时，按下“DCAC”键置“AC”测量方式。 （4）将仪表的表笔串联接入被测电路中，显示屏即显示被测电流值；测量直流电流显示时，为红表笔所接的的该点电流与极性。第64页/共99页 （1）如显示“OL”，表明巳超过量程范围，须将量程开关转至高一挡。 （2）测量电流时注意选好量程。旋转转换开关时，表笔要离开测试点。 （3）由于数字式万用表能自动判定并显示被测电流的极性，因此测量直流电流时，不必考虑表

25、笔的接法。 （4）当使用“20A”插孔测量时，由于该插孔一般都不加保护装置，因此测量时间不得超过10s。 （5）禁止在测量0.5A以上的大电流时转动转换开关，以免产生电弧。第65页/共99页4测量电阻 （1）将黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入“VHz”插孔。 （2）将转换开关转至“”挡，如果被测电阻大小未知，应选择最大量程，再逐步减小，直到获得分辨率最高的读数。 （3）将两表笔跨接在被测电阻两端，显示屏即显示被测电阻值。 第66页/共99页测量电阻 第67页/共99页 （1）如显示屏显示“OL”，表明已超过量程范围。 （2）当测量电阻超过1M以上时，读数需几秒时间才能稳定，这在测量高电阻时

26、是正常的，应等显示值稳定后再读数。 （3）测量在线电阻时，要确认被测电路中所有电源已切断及所有电容都已完全放电时，才可进行。 （4）严禁用电阻挡测量电压，也不准直接测量电池的内阻。 （5）建议用数字式万用表的二极管挡去测量二极管的正反向压降。第68页/共99页5测试二极管好坏及线路通断 （1）将转换开关转至“ ”挡。 （2）将黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入“VHz”插孔。 第69页/共99页 （3）正向测量：将红表笔接到被测二极管正极，黑表笔接二极管负极，此时显示的是二极管的正向电压，若为锗管应显示0.1500.300V；若为硅管应显示0.5500.700V。如果显示000，表示二极管被

27、击穿；显示“OL”，表示二极管内部开路。a）测量二极管的正向电阻第70页/共99页 （4）反向测量：将红表笔接到被测二极管负极黑表笔接到二极管正极，显示器应显示“OL。完整的二极管测试包括正反向测量，如果测试结果与上述不符，说明二极管是坏的。 （5）通断测量：当被测电阻小于30时，蜂鸣器发声。b）测量二极管的反向电阻第71页/共99页 （1）数字式万用表的红表笔与表内电池的“+”极相接，黑表笔与表内电池的“”极相接，这点与指针式万用表是不同的。 （2）请勿在二极管、蜂鸣器挡输入电压。 （3）在线测试时，必须将回路断电，并将所有电容放电。第72页/共99页6测量晶体三极管的hFE （1）将转换开

28、关转至hFE挡。 （2）根据所测晶体管为NPN型或PNP型，将发射极、基极、集电极分别插入相应插孔，显示器即显示出被测三极管的hFE值。被测三极管测量三极管的hFE 第73页/共99页 利用hFE插口检查发光二极管的质量好坏时，测量时间应尽量短。这是因为发光二极管正常发光时的正向电流较大，测量时间过长会缩短9V叠层电池的使用寿命。第74页/共99页7测量电容 （1）将转换开关转至“F”挡；如果事先不知被测电容的大致数值，应选择最大量程，再逐步减小，直到获得分辨率最高的读数。 （2）将被测电容短路放电。 （3）将被测电容插入“CX”插座，显示器即显示出被测电容值。测量有极性的电解电容时，电容插座

29、的极性应与被测电容器的极性保持一致。第75页/共99页测量电容 被测电容第76页/共99页 （1）如显示“OL”，表明已超过量程范围，须将量程开关转至高一挡。 （2）严禁在电容挡输入电压或电流信号。 （3）测量之前对被测电容应短路完全放电，以防止损坏仪表。第77页/共99页8测量电感 （1）将转换开关转至“L”挡；如果事先不知被测电感的大致数值，应选择最大量程，再逐步减小，直到获得分辨率最高的读数。 （2）将被测电感插入“LX”插座，显示器即显示出被测电感值。测量电感 第78页/共99页 （1）如显示“OL”，表明已超过量程范围，须将量程开关转至高一挡。 （2）严禁在电感挡输入电压或电流信号，

30、以防止损坏仪表。 第79页/共99页9测量频率 （1）将黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入“VHz”插孔。 （2）将转换开关转至“Hz”挡。 （3）该挡为自动转换量程，将表笔跨接在被测信号点上，显示器即显示出被测信号频率值。 测量频率 第80页/共99页 （1）频率挡仅有自动量程工作方式。 （2）测量频率时，被测信号有效值的允许范围是50mV10V。输入超过10V交流有效值时，可以读数，但可能出现误差。 （3）在噪声环境下，测量小信号时最好使用屏蔽电缆。 （4）在测量高电压电路的频率时，千万不要直接触及高压电路。 （5）禁止输入超过250V直流或交流峰值的电压值，以免损坏仪表。第81页/共9

31、9页10测量温度 （1）将转换开关转至“”挡。 （2）将热电偶传感器的冷端（自由端）黑插头插入“mA”插孔，红插头插入“VHz”插孔，热电偶传感器的工作端（测温端）置于被测温场中（如水中），显示屏即显示被测温场的温度值，读数为摄氏度。水杯测量水温第82页/共99页测量室温 （3）转换开关仍置“”挡，将输入端开路时，仪表显示室温。 （1）请勿随意更换测温传感器，否则将不能保证测量准确度。 （2）严禁在温度挡输入电压。第83页/共99页1判断正负极性 将数字式万用表转换开关转至二极管挡，此时红表笔带正电，黑表笔带负电。 用两只表笔分别接触二极管的两个管脚，若显示值在1V以下，说明管子处于正向导通状

32、态，红表笔接的是二极管的正极，黑表笔接的是负极。 用数字式万用表判断二极管的好坏与极性 第84页/共99页 若显示溢出信号“OL”或“1”，证明管子处于反向截止状态，黑表笔接的是二极管的正极，红表笔接的是负极。 若两次均显示“000”，说明管子已被击穿短路；若两次都显示溢出信号“OL” 或“1”，说明管子内部开路。第85页/共99页2区分硅管、锗管 测量正向压降 测量反向压降硅二极管：显示0.5500.700V锗二极管：显示0.1500.300V第86页/共99页管子短路 管子开路第87页/共99页 （1）指针式万用表的电阻挡能用来检查二极管的好坏，但数字式万用表的电阻挡不能用来检查二极管好坏

33、。这主要是由于数字式万用表电阻挡所提供的测试电流太小，只有0.1A0.5mA，因此推荐用二极管挡来检查二极管，这样既准确可靠，又显示直观。 （2）对于大功率整流二极管，其正向压降UZ可达1V。第88页/共99页本节小结 1.VC9808型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。 2.在进行高电压测量或测量点附近有高电压时，一定要注意人身和仪表的安全。在作高电压及大电流测量时，严禁带电切换量程开关。 3. 数字式万用表用完之后，应及时关断电源开关，以防发生意外而损坏仪表。 返 回 目 录第89页/共99页9-4 数字式频率表数字式频率表1了解数字式频率表的组成结构及原理。2掌握数字式频率表的使用方法。第90页/共99页一、数字式频率表的组成 数