数字万用表原理与检修

1、数字万用表原理与检修数字万用表原理与检修 DT830B型 电子组装实习讲义电子组装实习讲义主要内容一、万用表的基本原理与功能二、万用表的使用方法与器件检测三、DT830B型万用表原理分析四、数字万用表的特殊电路与功能扩展五、DT830B型万用表调试与故障检测一、万用表的基本原理与功能1、万用表简介2、指针万用表3、数字万用表4、数字万用表和数字电压表的特点5、指针表与数字表的比较返回1、万用表简介、万用表简介u万用表又叫多用表、三用表、复用表，是一种多功万用表又叫多用表、三用表、复用表，是一种多功能、多量程的测量仪表，一般万用表可测量直流电流、能、多量程的测量仪表，一般万用表可测量直流电流、直

2、流电压、交流电压、电阻和音频电平等，有的还可直流电压、交流电压、电阻和音频电平等，有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数（如（如）。）。u万用表分为指针万用表和数字万用表万用表分为指针万用表和数字万用表返回2、指针万用表、指针万用表 结构：（1）表头（2）测量线路（3）转换开关返回指针表盘符号含义指针表盘符号含义（1）、AC 表示交流，、表示交流，、DC表示直流表示直流（2） V2.5KV4000/V表示对于交流电压表示对于交流电压及及2.5KV的直流电压挡，其灵敏度为的直流电压挡，其灵敏度为4000/V（3）AV表示可测量电流、电

3、压及电阻表示可测量电流、电压及电阻（4）45651000Hz表示使用频率范围为表示使用频率范围为1000 Hz以下，标准工频范围为以下，标准工频范围为4565Hz（5）2000/VDC表示直流挡的灵敏度为表示直流挡的灵敏度为2000/V （6）100档，表示：实际值测量值档，表示：实际值测量值100返回指针万用表测量的基本原理万用表的基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头。当微小电流通过表头，就会有电流指示。但表头不能通过大电流，所以，必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻。下面分别介绍。返回万用表测量原理图万用表测量原理图测交流电压原

4、理测交流电压原理 测电阻原理测电阻原理测直流电流原理测直流电流原理 测直流电压原理测直流电压原理返回指针万用表的使用指针万用表的使用（1）熟悉表盘上各符号的意义及各个旋钮的主要作用。）熟悉表盘上各符号的意义及各个旋钮的主要作用。（2）进行机械调零。）进行机械调零。（3）根据被测量的种类及大小，选择转换开关的挡位及）根据被测量的种类及大小，选择转换开关的挡位及 量程，找量程，找 出对应的刻度线。出对应的刻度线。（4）选择表笔插孔的位置。）选择表笔插孔的位置。（5）测量电压）测量电压（6）测电流）测电流（7）测电阻）测电阻返回3、数字万用表、数字万用表数字万用表的结构u由数字电压表配上功能转换电路

5、构成，可直接测量多种参数。u它只测量直流电压，其它参数都转换成直流电压测量。u功能转换电路是数字万用表实现多参数测量的必备电路。u功能、量程选择可通过机械式开关的切换来实现。 返回面板符号直流电压电阻频率直流电流二极管温度交流电压三极管电容交流电流通断测试数据锁定电源开关液晶显示器逻辑测试返回. 数字万用表常用的测量电路数字万用表常用的测量电路u平均响应的交流电压平均响应的交流电压/ / 直流电压转换电路直流电压转换电路 由于由于A/ D A/ D 转换器只能对转换器只能对DCV(DCV(直流电压直流电压) ) 信号进行信号进行 处理处理, ,那么要测量交流电压那么要测量交流电压(ACV ,A

6、CA ,(ACV ,ACA ,电容等电容等) )时时, , 就必须将交流电压转换为就必须将交流电压转换为DCVDCV信号。如下图。信号。如下图。返回交流电压交流电压/ 直流电压转换电路直流电压转换电路R1100KR2100KR3100KR4R53KR66.8kC147PC24.7uFC3C4C510uFD1IN4148D2IN4148D3IN4148W1200+VSSVCCACVDCV返回u电容测量电路电容测量电路通常采用容抗法电路, 电路工作原理是: 将电容的容量值转换为频率为400Hz 的交流电压信号,再经过AC/ DC转换器转换成DCV 电压信号, 最后通过仪表显示出被测量的电容的容量值

7、。测量电路如下。返回实际电容测量电路实际电容测量电路+VSSVC C+R 1900kR 290kR 39kR 4900R 5168kR 611kR 776.8kR 8100C xD1IN4148D2IN4148D3IN4148D4IN4148AC V/DC VC 10.01uFC 20.01uF20u2u200n20n2nW 1200R 9100R 1010kR 114.11kR 121.91kR 1339.2kR 1439.2kC 40.01uFC 30.01uF返回u温度测量电路C10.01uF7106V+Vref+Vref-IN+IN-COMW2200R833kR490kR133kR71

8、MR6380R51.3kR3100kR2660W110kD1IN4148测温探头温度测量电路的核心是测温电桥,利用A/ D 转换器内部高稳定度基准电压作为桥路电源,从而保证测量的准确度。返回u频率测量电路频率测量电路+VSSVCCD2IN4148D1IN4148R1100kR31MR21MU2整形C110pR447kR547kR651kR710kR810kR91MC2100pC310uFW12kC40.33uFC50.33uFDCVQVCCDISIHRGNDRIRIGCVU1V(f)频率测量电路的工作原理是将被测量的频率信号转换为DCV 信号,再输入A/ D 转换器进行处理,最后仪表显示出频率

9、值。返回A/DA/D转换的原理转换的原理101TRCAVdtVRCAVITIO02102TRCAVTRCAVdtVRCAVREFITREFO12TVVTREFI反向积分:积分器是A /D 转换器的心脏, 在一个测量周期内, 积分器要先后对输入信号电压和基准电压进行正向积分和反向积分, 然后送到比较器, 它将积分器输出的信号与零电平进行比较, 比较的结果作为数字电路的控制信号。正向积分: 返回假设T2时间内计数值为N，而计数脉冲周期为TCP，则T2=NTCP,有IREFCPVVTTN1式中T CP 为时钟振荡器的频率经过四分频得到的它是固定不变。V REF为基准电压, 也是固定不变, 这样由上

10、式可知, 计数值N 就与被测电压成正比。 tVT1T2A/DA/D转换的原理（续）转换的原理（续）返回数字显示原理数字显示原理数据锁存数据锁存相位驱动相位驱动分段译码分段译码LCD LCD 显示显示逻辑控制逻辑控制计数输出u功能框图功能框图返回u数字电压表的显示位数 212218213214213显示位数通常为 位 位。其中常用的有 位、 位等。 数字仪表显示位数的定义有两条含义：其一是整数部分，代表能显示09中所有数字的位数。其二是分数部分，分母代表满量程时最高位能显示的数字，分子代表最高位可显示的最大数字。根据定义， 位数字仪表应有3+1=4个数据位，其中低三位可以显示09，最高位只能显示

11、两个数字（0或1），而且这两个数字中最大的数字是“1”。所以它的最大显示值应为1999。其余以此类推。返回4 4、数字万用表和数字电压表的特点、数字万用表和数字电压表的特点数字式万用表是在数字式电压表的基础上加上扩展电路数字式万用表是在数字式电压表的基础上加上扩展电路而得，采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输而得，采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成离散的数字形式并加以显示的仪表。在入电压）转换成离散的数字形式并加以显示的仪表。在讲解数字式万用表之前，首先介绍数字式电压表。讲解数字式万用表之前，首先介绍数字式电压表。返回u数字电压表具有下述特点：数字电压表具有下述特点

12、： 显示清晰直观，读数准确 准确度高 数字电压表准确度的表达方式为 准确度=(a%RDG+n)式中RDG为读数值(即显示值),a代表A/D转换器和功能转换器（例如分压器、有效值转换器）的综合误差，n是量化误差反映在末位数字上的变化量。 返回分辨率高分辨率是指所能显示的最小数字与最大数字之比。通常用百分数表示。例如，3位半数字电压表的分辨率为1/1999，约等于0.05%。用同样的方法可计算出，4位半和5位半数字电压表的分辨率依次为0.005%和0.0005%。 需要指出，分辨力和准确度属于两个不同的概念。前者反映仪表的“灵敏性”，即对微小电压的识别能力；后者反映电压测量的“准确性”，即测量结果

13、与真值的一致程度。二者无必然的联系，因此不能混为一谈。返回测量范围宽多量程数字电压表通常可测01000V的直流电压，配上高压探头还可测量几千伏乃至上万伏的高压。扩展能力强 在数字电压表的基础上，还可以扩展成各种通用及专用数宇仪表。仅以电压测量类仪表为例，就可划分成直流数字电压表，交流数字电压表、峰值数字电压表、有效值数字电压表、数字电平表、逻辑电平测试仪等等。数字式万用表就是其中最具代表性的一个。正因为如此，所以它具备数字式电压表的所有特点。返回5、普通万用表与数字万用表的优异之处、普通万用表与数字万用表的优异之处指针式与数字式万用表各有优缺点. 对于初学者,应当使用指针式万用表. 对于非初学

14、者,应当使用两种仪表. 返回二、万用表的使用方法与器件检测1、指针万用表的使用、指针万用表的使用返回u无源档：由待测电路供电。直流电压：量程的选择、电压正负极交流电压：量程的选择直流电流：量程的选择、电流的方向交流电流：量程的选择u有源档：万用表电池供电。欧姆档：量程的选择，各量程档的调零HFE档：与欧姆档配合测量三极管u读数的准确性：选择表针偏转在最接近表盘中央位置，正视表针读数。2、数字万用表的使用、数字万用表的使用电阻测量：不同档位的测量精度有区别。直流电压：档位间精度有区别，电压接入的极性与表笔颜色、读数正 负的关系。直流电流：档位间精度有区别，电压接入的极性与表笔颜色、读数正 负的关

15、系。交流电压：注意电压大小与量程的选择。交流电流：注意电压大小与量程的选择。电容测量：选择合适的量程。通断测试：通过符号与声音指示导通。PN偏压： 测量PN结的单向导通与偏压值。HFE测量：三极管的放大倍数测量。与PN偏压档配合测量三极管。温度测量：无探头测量环境温度，接入探头测量探头处温度。测量的准确性：选择尽量小的量程测量。返回3、常用器件的测量电阻的测量：避免外部并联电阻的影响。电容检测：二极管检测：整流二极管、变容二极管、稳压二极管三极管检测：硅管、锗管单结管的检测：通过E-B1与E-B2偏压不同来测量整流桥检测：利用测量二极管的原理光敏、热敏器件检测：(1)判定电极判定电极(2)测试

16、触发能力测试触发能力 GAKECBEECBEPNP NPN P N P N阳极 A门极 G阴极 KVT1PNPVT2NPNAGK返回4、检测晶闸管、检测晶闸管检测场效应管检测场效应管返回1、利用测量PN结的方法判别栅极2、从HFE插座取电检测触发能力3、从放大倍数的区别判别源极与漏极DT830BDT830B型万用表原理分析型万用表原理分析1 1、DT830BDT830B特点特点2 2、原理框图、原理框图3 3、档位功能电路介绍、档位功能电路介绍4 4、ICL7106ICL7106芯片介绍芯片介绍5 5、DT830BDT830B型数字万用表电路分析型数字万用表电路分析返回1、DT830B特点：特

17、点：3 1/2 3 1/2 （三位半）：第一位只能显示（三位半）：第一位只能显示0 0或或1 1， 其它位能显示其它位能显示0 09 9。基本量程为基本量程为200mV200mV，表头最大显示值为，表头最大显示值为199.9199.9。测量参数测量参数DCVDCV：直流电压：直流电压ACVACV：交流电压：交流电压DCADCA：直流电流：直流电流R R：电阻：电阻U UF F：二极管的正向导通电压：二极管的正向导通电压h hFEFE：三极管放大倍数三极管放大倍数返回2、原理框图输入被测量功能量程选择V/V转换I/V转换R/V转换参数转换电路UINLCD显示器HV A/D转换 LCD驱动 ICL

18、7106UIN9V时，Eo=2.8V，COM端电位比V+低2.8V。当(V+)-(V-)降至7V以下时，DZ不能被反向击穿，也就无法进入稳压状态，使基准电压源的性能变坏，芯片不能正常工作。Eo的允许范围是2.80.4V，即2.43.2V。其输出阻抗约为35。利用2.8V基准电压源Eo不仅能向芯片提供基准电压VREF，还为设计数字多用表的电阻档、二极管档、hFE档提供了便利条件。返回u 基准电压源(续）在对温度漂移要求不高的情况下，可利用电阻分压器直接从Eo中获取VREF，电路如图3.4.5(a)所示。分压器由固定电R和精密多圈电位器RP组成，通过RP可以精细地调整基准电压值。通常，当环境温度变

19、化28时，大约产生1个字的误差。 设计精密测量仪表时，建议参照图3.4.5(b)所示电路，采用外部基准电压源。图3.4.5 (b)中选用ICL8069基准电压源，能提供1.2V高稳定度电压，其电压温度系数可低至l0ppm/，温度漂移可忽略不计。有关基准电压源的工作原理，详见本章第四节。 设计电路时通常将COM端与IN-端短接，否则二者之间会产生一个共模电压，导致电位不等。但当需要对输入信号进行补偿和加入偏移量时，则要将COM接地，这时1mA恒流源被短路，NMOS管截止，内部电压基准停止工作，COM端电位为0，不再是比V+低2.8V。返回u模拟开关ICL7106内部有四组模拟开关。SAZ（共4只

20、）是自动调零开关；SAZ&DE（共一只）是自动调零和反向积分时将积分器的同相输入端接到COM端的开关；SINT（共2只）为正向积分开关；SDE+（共2只）和SDE-（共2只）是反向积分开关。由控制逻辑适时发出控制信号，接通相应的模拟开关，保证A/D转换正常进行。各开关的连接见图3.4.6。返回图3.4.6 ICL7106双积分式A/D转换器中的模拟开关和双积分电路返回u双积分式A/D转换器ICL7106的双积分式A/D转换器如图3.4.6所示，主要由基准电压源（见图3.4.4）、缓冲器、积分器、比较器和模拟开关组成。积分器是A/D转换器的心脏，在一个测量周期内，积分器首先对输入信号进行正向积分

21、，然后对基准电压反向积分。比较器将积分器的输出信号与零电平进行比较，比较的结果就作为数字电路的控制信号。信号输人电路与积分器之间通过缓冲器进行隔离。A/D转换器的每个测量周期划分成三个阶段 自动调零（AZ）、正向积分（INT）和反向积分（DE）。第一阶段，自动调零AZ（Auto-Zero）：在此阶段SAZ和SAZ&DE闭合，SINT、SDE断开，形成图3.4.7所示电路，完成下述工作：返回图图3.4.7 ICL71063.4.7 ICL7106的自动调零等效电路的自动调零等效电路返回积分过程a、将IN+、IN-外部引线断开，同时把缓冲器的同相输入端与模拟地（COM）短接，使芯片内部的输入电压V

22、IN=0V；b、把积分器A2反相输入端与比较器A3的输出端短接，此时反映到比较器输出端的总失调电压对自动调零电容CAZ充电，以补偿缓冲器、积分器和比较器本身的失调电压，可保证输入失调电压小于10V（即零点误差不超过0.1个字），仅受系统噪声电压的限制；c、基准电压VREF向基准电容CREF充电，使CREF上的电压被充到VREF，为反向积分作好准备。第二阶段，正向积分（亦称采样或信号积分）INT（Integral）：此时SINT闭合,SAZ、SAZ&DE和SDE断开，切断自动调零电路，IN+、IN-端分别被接通，形成图3.4.8所示电路。积分器与比较器开始工作。被测电压VIN从IN+端输入，经缓

23、冲器和积分电阻送至积分器，积分器在固定时间T1内，以-1/(RINTCINT)的斜率对VIN进行定时积分。在控制逻辑电路中合理的选择计数脉冲fCP（周期为TCP）的分频比，使T1=1000TCP。当计数器计满1000个脉冲数时，积分器的输出电压为返回图图3.4.8 ICL71063.4.8 ICL7106的正向积分等效电路的正向积分等效电路返回图3.4.9 ICL7106的反向积分等效电路ININTINTTININTINToVCRKTdtVCRKV101式中：Tl采样（正向积分）时间。K缓冲放大器的电压放大倍数。在正向积分结束时，被测电压的极性即被判定。第三阶段，反向积分，亦称解积分DE（De

24、compose Integral）：在此阶段，SAZ、SINT断开、SAZ&DE闭合，同时在控制逻辑对VIN的极性进行判断之后，接通与极性相应的模拟开关SDE+或SDE-，将CREF上已充好的基准电压按照相反的极性来代替VIN，进行反向积分，斜率变成1/(RINTCINT)。ICL7106的反向积分等效电路如图3.4.9所示。(3.4.1)返回图3.4.10 双积分输出电压波形经过时间T2，积分器的输出又回到零电平，参见图3.4.10。该图分别绘出对负极性输入电压（VIN0）的积分波形。返回T1T2T1T2VoVIN0tAZAZINTINTDEDE 当反向积分结束时，有关系式 (3.4.2)

25、将式(3.4.1)代入式(3.4.2)整理后得到 (3.4.3) 假定在T2时间内计数值（即仪表的显示值，不考虑小数点）为N，则T2=NTCP。代人式(3.4.3)可得 (3.4.4)02002REFINTINTTREFINTINToVCRKTVdtVCRKV12TVVTREFINREFINCPVVTTN1返回 分析式(3.4.4)可知，因为T1、TCP和VREF都是固定不变得的，所以被测值仅与被测电压VIN成正比，从而为模拟量数字量之间的转换备好了条件。 在测量过程中，ICL7106能自动完成如下循环 下面介绍A/D转换过程中的时间分配（即定时）。设时钟频率fCP为40Hz。 40kHz时钟

26、频率经过4分频得到10kHz的计数脉冲CP，其周期为TCP=0.1ms。以此作为时间基准，每个测量周期T=4000TCP=40000.1ms=0.4s，对应于测量速率MR为2.5次/s。由此推出测量速率和时钟频率的关系为 (3.4.5)1600044000140001ooCPffTMR自动调零 正向积分 反向积分返回图3.4.11 测量定时示意图只要知道数字电压表的测量速率（一般在说明书中给出），即可利用式(3.4.5)迅速算出它的时钟频率fo。每一个测量周期完成一次测量，测量过程分为三个阶段，时段分配见图3.4.11。需要说明的是，正向积分时间T1是固定不变的，出现在每个测量周期的30014

27、000TCP。反向积分时间T2和自动调零时间TAZ是可变的，二者出现在0 0 0 1 T C P 3 0 0 0 T C P ， 其 中 T 2 最 大 时 段 为0001TCP2000TCP。必须等反向积分时段T2结束之后才能进行自动调零。返回INREFINVVVN0.10010001000NVIN1.0REFMVV2因为T1/TCP=1000TCP/TCP=1000，选基准电压VREF=100.0mV，当VIN的量纲为mV时可以由式(3.4.4)得到 (3.4.6)即 (3.4.7)只要将小数点定在十位后边，便可直读结果。满量程时T2最大可容纳2000TCP（反向积分时间段最大为00012

28、000TCP），T2=2T1，N=2000，VIN=VM，由式(3.4.4)可推导出满量程电压VM与基准电压的关系式 (3.4.8)显然，当VREF=l00.0mV时，VIN=200mV；VREF=1.0V时，VM=2V。式(3.4.8)对于ICL系列位A/D转换器均适用。从本质上讲，基准电压等于满量程电压的一半，是由关系式T2=2T1造成的。上述关系式是CL7106本身特性决定的，外界无法改变。位数字电压表最大显示值为1999，超量程时将显示过载符号“1”。返回（2）数字电路数字电路亦称逻辑电路，ICL7106的数字电路如图3.4.12所示。由图可见，它采用一只齐纳稳压管与一只MOS场效应管

29、来产生内部数字地(GND)的。数字地的电位VGND（V+V-）/2。若以V-为参考电位（0V）并设V+=9V，则VGND4.5V。显然GND与COM端的直流电位不相等，因此ICL7106的GND与COM不能短路，否则芯片无法正常工作。返回d12V+1c210d29b14c13e18f16a15g17b211a212f213e214d315b316f317e318bc419POL20OSC140OSC239OSC338TEST37BP21g322a323c324g225V-26INT27BUF28Caz29IN-30IN+31COM32Cref-33Cref+34Vref-35Vref+36U1

30、ICL7106RC图3.4.12 ICL7106的数字电路 图3.4.13 ICL7106的时钟振荡器路返回u 时钟振荡器RCfo455. 0455. 0数字电路主要包括8部分：时钟振荡器、分频器、计数器、锁存器、译码器、异或门相位驱动器、控制逻辑和位LCD显示器。图3.4.12中的虚线框内表示ICL7106的数字电路，框外是外围电路。 下面分别阐述各单元电路的工作原理。时钟振荡器亦称时钟脉冲发生器。为了降低成本，位数字电压表一般采用两级反相式阻容振荡器，由ICL7106内部的两个反相器F1、F2以及外部阻容元件R和C组成。其输出波形为占空比为50%的方波，电路如图3.4.13所示。振荡频率与

31、振荡周期的估算公式为 (3.4.10)式中：时间常数。=RC，单位为s。返回 ICL7106的时钟振荡电路有三种设计方案：a.在第38、39、40脚之间接入RC网络，参见图3.4.13。其特点是外围电路的成本低，但频率稳定度较差。b.在39和40脚之间外接一只石英晶体（38脚空），即构成晶振电路。频率的稳定度和准确度都很高，但电路的成本较高，适用于精密测量电路。c.将外部时钟频率fo直接接入第40脚和37脚之间（37脚接fo信号的地），38、39脚空，fo在16kHz48kHz之间选取，幅度约为峰峰值5V左右即可。返回u分频器对时钟脉冲进行逐级分频，即可分别获得所需要的计数频率fCP和液晶显示

32、器背电极方波信号fBP。分频器由一级4分频、一级2分频和两级10分频组成。整个分频电路完成800分频。2分频器相当于一级触发器，4分频器等效于两级触发器，而10分频器的工作原理同二十进制计算器，详见计数器说明。ICL7106的分频器形式如图3.4.14所示。图中“1/4”代表4分频，其余类推。 计数脉冲 fCP LCD 背电极方波fBP 1/4 1/2 1/10 1/10 40kHz 10kHz 5kHz 500Hz 50Hz OSC 图3.4.14 分频器的组成返回0123001122332482222xxxxxxxxN(3.4.12)在反向积分期间，控制逻辑打开计数器的控制端，让计数器对C

33、P脉冲进行计数。计数器用四位二进制数来表示十进制数N，通常采用“842l”BCD码。其数学表达式为u计数器返回u 译码器 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f g 图3.4.17 笔画段字形图译码器的功能是将BCD码译成7段码，供7段数码管作显示用，译码器通常由门电路组合而成，属于非时序电路。它的4个输入端A、B、C、D分别接计数器的BCD码输出端Q1、Q2、Q3、Q4。译码器输出端是ag，其状态则是对A、B、C、D这四个输入变量(0或1)进行各种组合的结果。数字电压表所用LCD显示器大多采用七段结构，共有a、b、c、d、e、f、g七个笔画段，由这些笔画段可组成从09

34、中的任何数。图3.4.17是笔画段字形图。 返回u控制逻辑、锁存器控制逻辑控制逻辑主要作用有三个： a.识别积分器的工作状态，适时地发出控制信号，使几组模拟开关按规定顺序接通或者断开，保证A/D转换正常工作。 b.判定输入电压的极性并控制LCD的负极性显示。 c.当输入电压超量程时发出溢出信号，使千位数显示“1”，其余数码全部消隐。锁存器锁存器锁存器接在计数器与译码器之间，仅当控制逻辑发出选通信号时，计数器中的A/D转换结果才能送至译码器，因此，每完成一次A/D转换后显示值改变一次。可以避免在计数过程中显示器不断跳数，减轻视觉疲劳，便于观察和纪录。返回5 5、DT830BDT830B型数字万用

35、表电路分析型数字万用表电路分析 DT830BDT830B电路原理图电路原理图返回DT830的PCB图返回档位开关电路DT830B万用表只用一个6刀11滑环20档位开关，6个刀（S1S6，也称为滑片或簧片）安装在档位开关的塑料旋钮上，11个滑环直接制作在PCB板上，最里面的三个滑环（9、10、11环）主要用于电源配置，滑环11直接连接到9V电池的正极，滑环10直接连接到电路中标有VCC的地方，这两个滑环由S6控制，除OFF档外，其余各档位均处于接通状态，保证万用表的正常供电。同时，滑环9还和滑环10用于档位开关S5，根据不同的档位把引线连接到液晶屏的“HV”和三个小数点上，当档位开关置于DCV1

36、00V或ACV700V档位时，在液晶屏的左上角显示出“HV”字样，在其余各档位让小数点显示在正确的位置上。S6和S5的电路连接见图1.2.27。返回S51234567891011121314151617181920S61234567891011121314151617181920BATTERY9VV-200mV2V20V200V1000VOFFAC700VAC200VDC200uADC2mADC20mADC200mADC10AHFED/B2002k20k200k2M200mV2V20V200V1000VOFFAC700VAC200VDC200uADC2mADC20mADC200mADC10AH

37、FED/B2002k20k200k2MDP1DP3DP2HVVCC+-To LCDVR+To R30其余8个滑环分别由S1S4使用，每组开关使用两个滑环。6组档位开关是20档联动的，例如拨在200mV档位时，6组开关都处于档位1，其余以此类推。图1.2.27 档位开关S5和S6的电路连接返回R 2470kR 30100kC 7104C 4104R 31MC O MD 19V +8C 217D 216B 111C 119E 115F113A 112G 114B 218A 219F220E 221D 322B 323F324E 325A B 426PO L27O SC 17O SC 26O SC

38、34T E ST3B P28G 329A 330C 331G 232V -34IN T35B U F36A /Z37IN L38IN H39C O M40C ref-41C ref+42V R -43V R +44N C33N C1N C2N C5IC L 7106(44Pin)V in+V C CS6B A T T E R Y9V6OFF+-V C CR 730kR 63kR 51kV R 12011S2234567891011121314200m V2V20V200V1000VO FFA C 700VA C 200VD C 200uAD C 2m AD C 20m AD C 200m AD

39、 C 10AH FE1S4234567891011121314200m V2V20V200V1000VO FFA C 700VA C 200VD C 200uAD C 2m AD C 20m AD C 200m AD C 10AH FEC O M图1.2.28 DT830B型数字万用表电源和参考电压的配置返回电源和参考电压的配置DT830B型数字万用表电源和参考电压的配置见图1.2.28。7106的引脚虽然很多，但与外部电路连接的只有3个输入端，即模拟电压输入端（IN H）和参考电压的两个输入端（VR+和VR-），所以在以后的分析中主要围绕这三个输入端展开。COMS器件的特点是输入阻抗极高（约

40、109）为避免因感应电荷的积累而损坏器件，各输入端均在芯片的内部加有保护电路，而这些保护电路大部分是小电流二极管和小电流三极管，通常规定每个输入级的输入电流应限制在10mA以内，为了避免因输入电压过高而损坏器件，常给这些输入端串接较大的电阻，这就是图1.2.28中的R2、R3和R30。返回前面已经介绍，7106的核心是双积分型位A/D变换器，而A/D变换器的精度主要取决于参考电压VREF的精度。也就是图1.2.23中Vref+与Vref-之间电压的大小和精度。在对图1.2.4的说明中，介绍了7106内部的电压基准，当接在V+和V-之间的电源电压E7V时，在V+与COM之间得到稳定性较高的基准电

41、压Eo=2.8V(典型值)。DT830型数字万用表中就是利用7106内部产生的2.8V电压基准，经过分压后将100mV电压加在Vref+与Vref-之间作为参考电压的。各档位的参考电压电路如图1.2.28所示（档和D/B档除外）。电源采用9V电池，负极直接连接到7106的V-端，正极经电源开关S6后，连接到7106的V+端和电路图中标有VCC的地方。S6除OFF位置（档位6）是断开的之外，其余位置都是闭合的，以保证各档位的正常工作（为使视图简单明了，在图1.2.28中S6只画出OFF档位）。电源和参考电压的配置（续）电源和参考电压的配置（续）返回直流电压（DCV）测量电路图V/RS312345

42、S112345200mV2V20V200V1000V200mV2V20V200V1000VR 229kR 24117kR 25117kR 35117kR 26274kR 27274kR 21900R =899kR 2390kR 20100S412345200mV2V20V200V1000VC OMVin+C OM(R3)Vin-(IN L)Vx(DC)图1.2.29 DT830B型数字万用表的直流电压测量电路图1.2.29 DT830B型数字万用表的直流电压测量电路图1.2.29 DT830B型数字万用表的直流电压测量电路图1.2.29 DT830B型数字万用表的直流电压测量电路图1.2.29

43、 DT830B型数字万用表的直流电压测量电路图1.2.29 DT830B型数字万用表的直流电压测量电路图1.2.29 DT830B型数字万用表的直流电压测量电路图1.2.29 DT830B型数字万用表的直流电压测量电路图1.2.29 DT830B型数字万用表的直流电压测量电路返回直流电压（DCV）测量电路原理)(19981009992002)(2021222320212223mVkkRRRRRRRRRVDCVxREF)(98.19109992002)(20212220212223VkkRRRRRRRRVDCVxREFDT830B型数字万用表的直流电压测量电路如图1.2.29所示，其中R=R24

44、+R25+R35+R26+R27=899k,在200mV档时，满量程被测电压就是Vin+到Vin-之间的输入电压，即200mV。在2V档时满量程输入电压为 （1.2.15）由此可知，这一档的最大可测量电压只能达到1.998V。同理，20V档的满量程输入电压为 （1.2.16）最大可测量电压只能达到19.98V返回200V档的满量程输入电压为)(8 .19919992002)(202120212223VkkRRRRRRRVDCVxREF)(19981 . 09992002)(2020212223VkkRRRRRRVDCVxREF （1.2.17）最大可测量电压只能达到199.8V。1000V档的

45、满量程输入电压为 （1.2.17）最大可测量电压可达到1998V。返回V /RS387S187A C 700VA C 200VA C 200VA C 700VR 229kR 24117kR 25117kR 35117kR 21900R =450kR 2390kR 20100S487A C 200VA C 700VC O MC O MVx(AC)D 31N 4007R 31MIN HIN LC 4104图1.2.30 DT830B型数字万用表的交流电压测量电路 交流电压（交流电压（ACVACV）测量电路）测量电路返回交流电压（交流电压（ACVACV）测量原理）测量原理045.02)(sin22X

46、XXAVVVttdVU)(6 .19945120045. 0451145. 045. 0352524232221202120mVkkVRRRRRRRRRVXXDT830B型数字万用表的交流电压（ACV）测量电路如图1.2.30所示。VX为被测正弦波电压的有效值，经二极管D3整流后得到半波整流电压，整流后得到的直流电压平均值与输入端的交流电压有效值之间的关系为 （1.2.18）如忽略二极管的正向压降，则在AC200V档时在R20和R21上分得的直流电压平均值为 （1.2.19） 返回经R3和C4滤波后得到稳定的直流采样电压，送到引脚IN H和引脚IN L之间进行A/D转换。当被测电压有效值为20

47、0V时，在液晶屏上加上小数点DP1后，得到的显示字符为“199.6”。按照同样的分析方法，在AC700V档时，如果VX的有效值为700V，在R20上分得的直流电压平均值则为 （1.2.20）在液晶屏上加上字符“HV”后得到的显示字符为“HV 698”。)(84.694511 . 070045. 04511 . 045. 045. 03525242322212020mVkkVRRRRRRRRVXX返回S3910111213S191210200uA2mA20mA200mA10A200uA2mAR21900R20100S4910111213Vin+COM(R3)Vin-(IN L)Ix(DC)200

48、uA2mA20mA200mA10AR8920mA200mAR100.99R34*10AR90.01COMF1200mAV/RCOMS111 图1.2.31 DT830B型数字万用表的直流电流测量电路 DT830B型数字万用表的直流电流测量电路如图1.2.31所示，共分200A、2mA、20mA和10A四档。、直流电流（DCA）测量电路返回在200A档时，如果被测电流IX=200A，经保险丝F1后在R21和R20上产生的电压降为 （1.2.21）符合表头显示要求。如果档位处于2mA档且被测电流IX=2mA，经保险丝F1后在R20上产生的电压降为 （1.2.22）结果与式（1.2.21）一样。这时

49、R21仅仅作为采样电压输入电阻的一部分，不参与采样电压的生成。 档位处于20mA时，被测电流IX在R8、R9和R10上产生采样电压。档位处于200mA时，被测电流IX在R9和R10上产生采样电压。档位处于10A时，被测电流IX在R9上产生采样电压，电路的分析方法同前。)(200100010200)(62120mVRRIVXIN)(200100102320mVRIVXIN返回DT830B型数字万用表的晶体三极管直流HFE参数测量电路如图1.2.32所示。利用R18和R19分别为PNP型被测晶体管和PNP型被测晶体管提供基极电流，利用R8、R9和R10将被测管的输出电流转换成采样电压，送入7106

50、进行测量。下面分别分析PNP三极管和NPN型三极管的测量原理。PNP三极管的测量原理S314HFEVin+(R3)Vin-(IN L)R100.99R34*R90.01COMR89CeeVCCEEBbcCOMR18220kR19220kVCCTxNPNTxPNPCZ1 图1.2.32 晶体三极管的直流HFE参数测量电路 晶体三极管的直流HFE参数测量电路返回前面已经分析，7106的VCC和COM之间存在2.8V的基准电压，对于硅晶体三极管来说，基极到发射极之间的压降为0.6V左右，于是阻值为220k的R18给晶体管提供的基极电流IBPNP为 （1.2.23）集电极输出电流为 ，流经R9和R10

51、得到的采样电压为 （1.2.24） )(01. 02206 . 08 . 2180mAkRVEIBEBPNPBPNPFECPNPIHI)(1.0)(10)(01.0(109109mVHmAHRRIHRRIVFEFEBPNPFECPNPIN）返回根据式(1.2.6)，液晶屏上的显示值为 （1.2.6） ININREFINVVVVN100.10010001000代入式（1.2.24）可得（1.2.28） FEFEINHHVN1.01010对于锗晶体三极管来说，由于VBE只有0.3V左右，R18提供的基极电流会稍大一些，ICPNP和采样电压VIN都会有些偏大，HFE的测量值也就会比实际的HFE稍大。

52、 NPN三极管的测量原理NPN三极管的测量原理与PNP三极管的测量原理基本相同，后者的区别在于采样电流是从发射极输出，采样电流IENPN=(HFE+1)IBNPN，它在R8、R9、R10上的压降（即采样电压VIN）是串联在2.8V基准电压回路中的，在基极电流的计算公式中要考虑VIN的影响。利用回路电压法可以求出返回 于是（1.2.25） )()1(109819RRRIHVRVVVIBNPNFEININCECCBNPN)(1()()(1(1098191098RRRHRVVRRRHVFECECCFEIN（1.2.26） 因为R8+R9+R10=10，所以FECECCFEINHRVVHV10)(10

53、19返回由于R19=220k=22104，而HFE (R8+R9+R10)=10HFE，只要能满足10HFE远远小于R19的条件，就可以基本认为191098R)V(V)HRR(RVCECCFEIN设VCC-VCE=2.2V，代入(R8+R9+R10)=10、R19=220k，可以得到)(1.02202.210mVHkHVFEFEIN （1.2.27）结果与（1.2.24）式相同。 返回图1.2.33 晶体二极管参数测量和线路通断检查（D/B）电路V+ (U1-8)S5(D/B )VR +(R 30)S1R 20100VR -(R 2)T19013C OMR 2190015S4(D/B )15S

54、3(D/B)15tR 322kV/RVin+Vin-C OM2.8V(R3)(IN L)VC CDx2.1VV(D/B)15VC OMREFDVIN 晶体二极管参数测量和线路通断检查（D/B）电路返回DT830B型数字万用表的晶体二极管参数测量和线路通断检查（D/B）电路如图1.2.33所示。其中晶体三极管T1（9013）接成保护二极管使用，作用是万一操作有误，在万用表处于D/B档位置时加入了外界电压，T1和热敏电阻R32可以对Vr-端起到保护作用。保护原理如下。9013属于小功率硅材料开关三极管，E-B间反向击穿电压VEBO为5V，如果所加电压在V/R端为正且大于5V时，9013的发射结即被

55、击穿，击穿电流使R32的温度急剧上升，R32的阻值就随之急剧增大，反过来限制了击穿电流的增加，保证9013不被烧毁。如果所加电压在V/R端为负且低于0.6V时，9013的发射结即导通，导通电流使R32的温度急剧上升，R32的阻值随之急剧增大，反过来限制了导通电流的增加，保证9013不被烧毁。通过以上分析，这种保护电路可以把参考电压输入端Vr-（即REF LO端）的电压限制在-0.6V+5V之间，但无法限制Vin+（即IN HI端）的电压，所以起到的保护作用有限，在使用中还是要十分注意不要把档位弄错要十分注意不要把档位弄错。在正常情况下晶体管T1不参与万用表的工作，即不正向导通，也不反向击穿。检

56、查电路通端时，用万用表的两只表笔分别连接到两个被测点上，如果这两个点之间的电阻RX满足 （1.2.29） 1100090010010002120RRRX返回液晶屏上就显示为0。否则就显示两个被测点之间的电阻值（单位为）。式（1.2.29）的推导过程参考电阻测量电路分析部分，这里不过多赘述。在测量二极管时，如果二极管的正极接在V/R端，负极接在COM端（即正向连接），则VCC经R21、R20、R32和被测二极管DX向COM端流过电流IX。在Vr+和Vr-之间产生参考电压VREF，在Vin+和COM之间产生被测电压VIN。而且 （1.2.30）322120RRRVVIDCCX式中：VCC=EO=2

57、.8V VD二极管的正向压降，硅管约为0.7V，锗管约为0.3V。当被测管为硅二极管时，有 （1.2.31） 根据 （1.2.6）)(7 . 030001 . 220009001007 . 08 . 2mAIXREFINVVN1000返回可以得到 （1.2.32）DDXDREFINVVRRIVVVN43. 17 . 01)(100010002120式中VD的单位应为mV。 由（1.2.32）式可见，这时液晶屏显示的数据为二极管正向压降的1.43倍。利用同样的分析方法可以得到，如果被测管是锗材料二极管，液晶屏显示的数据为锗二极管正向压降（以mV为单位）的1.2倍。 如果二极管的正极接在COM端，

58、负极接在V/R端（即反向连接），这时二极管式不导通的，IX为0，因此VIN=VCC，VREF=0。液晶屏显示溢出状态（只显示最高位的“1”）。返回XCCXRRRVI3220 （1.2.33） 在R20上产生的参考电压为在RX上产生的采样电压为根据 （1.2.6）可以得到液晶屏显示的数值为 （1.2.34） XXREFIRIV10020XXINIRVREFINVVN1000XXXXXXXXREFXXREFINRIIRIRIRIRIRVVN10100100010001000100020DT830B型数字万用表的电阻测量电路如图1.2.34所示。晶体管T1和热敏电阻R32起保护作用，工作原理在二极管

59、参数测量和线路通断检查电路中已经讨论，这里不再赘述。在200量程，VCC经R20、R32和被测电阻RX到COM端构成通路。电流IX等于电阻测量电路返回式中：RREF产生参考电压的电阻。在200量程时就是R20。这时发挥小数点的作用，将S5的16档与小数点DP1接通（见图1.2.27）就相当于把显示的数值缩小了10倍，变成了RX的测量值。VC CV+ (U1-8)S2R 730k(200)(2k)(20k)(200k)(2M )VR +(R 30)S1(200)(2k)(20k)(2M )R 20100VR -T19013(R 2)C OM(U1-20)R 229k(200k)R 2390kR

60、24117kR 25117kR 35117kR 26274kR 27274k16171819201617181920S4(200)(2k)(20k)(200k)(2M )1617181920S3(200)(2k)(20k)(200k)(2M )1617181920R 6900VR 1201R 4100kC OMtR 322kR xV/RC OM2.8VVVR 21900R =899kVin+Vin-(R3)(IN L)REFIN 图1.2.34 DT830B型数字万用表的电阻测量电路 返回在2k量程的测量电路比较复杂，令Ra=R6+VR1+R4=101.1k，Rb=R21+R20+R32+RX