数字万用表课件

1、物理与电子学院实训中心物理与电子学院实训中心数字万用表数字万用表电子实训电子实训目的目的 通过对一台正式产品数字万用表的安装、调试，了解通过对一台正式产品数字万用表的安装、调试，了解电子产品的生产工艺流程，掌握常用元器件的识别和测电子产品的生产工艺流程，掌握常用元器件的识别和测试及电子产品生产基本操作技能。培养动手能力。试及电子产品生产基本操作技能。培养动手能力。 要求要求 能看懂数字万用表的原理框图、电原理图及装配图。能看懂数字万用表的原理框图、电原理图及装配图。 熟悉数字万用表的装配工艺流程。熟悉数字万用表的装配工艺流程。 独立完成一台数字万用表的安装、调试。独立完成一台数字万用表的安装、

2、调试。 运用电路知识，分析、排除调试过程中所遇到的问运用电路知识，分析、排除调试过程中所遇到的问题。根据数字万用表的技术指标测试数字万用表的主要题。根据数字万用表的技术指标测试数字万用表的主要参数及波形。参数及波形。 数字万用表主要内容数字万用表主要内容数字万用表数字万用表DT830BDT830B简介简介DT830BDT830B原理框图组成原理框图组成: : 从被测参量从被测参量( (模拟信号模拟信号) )的输入的输入数字信数字信号显示的整个流程号显示的整个流程电子实训电子实训DT830BDT830B的安装与调试的安装与调试数字万用表数字万用表简介简介液晶板液晶板功能、量程功能、量程转换开关转

3、换开关表表笔笔插插孔孔电子实训电子实训功能、量程转换开关功能、量程转换开关数字万用表数字万用表简介简介电子实训电子实训数字万用表数字万用表简介简介A/DA/D转换器（转换器（71067106）印刷电路板印刷电路板电子实训电子实训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，直流电压表直流电压表 其它三位能显示其它三位能显示0 09 9。基本量程为基本量程为DC200mVDC200mV，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

4、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 hFE FE ：三极管放大倍数：三极管放大倍数数字万用表数字万用表电子实训电子实训简介简介功能量程选择功能量程选择输入输入被测量被测量LCDLCD显示器显示器HVHV A / DA / D转换电路转换电路 LCDLCD驱动驱动 ICL7106ICL7106R/VR/V转换转换I/VI/V转换转换V/VV/V转换转换参数转换电路参数转换电路U UININU UININ200mV200mV原理框图原理框图电子实训电子实训U UININ200mV200mV原理框图原理框图1.ICL1.ICL7106数字数字 表头：表

5、头： A/DA/D转换器芯片转换器芯片（满量程满量程200mV200mV）电子实训电子实训原理框图原理框图电子实训电子实训功能、量程选择功能、量程选择 功能、量程选择由手动转换开关实现。功能、量程选择由手动转换开关实现。 测量参数转换电路测量参数转换电路 通常被测量参数除了直流电压无需转换，另外被通常被测量参数除了直流电压无需转换，另外被测量都须经过转换电路转换成相应的直流电压，然后测量都须经过转换电路转换成相应的直流电压，然后送入送入ICL7106ICL7106，最后得到显示结果。，最后得到显示结果。 数字万用表的各类转换电路一般由一些无源的分数字万用表的各类转换电路一般由一些无源的分压或分

6、流电阻网络构成，而交直流转换电路由有源器压或分流电阻网络构成，而交直流转换电路由有源器件（二极管）等实现，数字表的功能和量程选择由转件（二极管）等实现，数字表的功能和量程选择由转换开关实现。换开关实现。 原理框图原理框图电子实训电子实训原理框图原理框图电子实训电子实训 ICL7106 ICL7106集成电路集成电路 1)1)采用单电源供电，电压范围是采用单电源供电，电压范围是715V715V。 可选用可选用9V9V叠层电池，有助于实现仪表的小型化。叠层电池，有助于实现仪表的小型化。2)2)内部有异或门输出电路内部有异或门输出电路( (亦称相位驱动器亦称相位驱动器) )，能直接，能直接驱动驱动3

7、1/2LCD31/2LCD液晶显示器。液晶显示器。3)3)低功耗。芯片本身的工作电流仅低功耗。芯片本身的工作电流仅1 18mA8mA，功耗约，功耗约16mW16mW。一节。一节9V9V叠层电池能连续工作叠层电池能连续工作200h200h，正常情况下，正常情况下可间断使用一年左右。可间断使用一年左右。4)4)在芯片内部的在芯片内部的V+V+与与COMCOM端之间有一个稳定性较好、端之间有一个稳定性较好、带负载能力较强的基准电压源，典型值为带负载能力较强的基准电压源，典型值为2.8V2.8V。 利利用电阻分压器可获得所需要的基准电压用电阻分压器可获得所需要的基准电压V VREFREF, ,以保证以

8、保证A AD D转换的准确度。转换的准确度。A AD D转换准确度达转换准确度达1 1个字。个字。 电子实训电子实训 A1 A1G1G1、A2A2G2G2、A3A3G3G3分别为个位、十位、和百位数码的字段分别为个位、十位、和百位数码的字段驱动信号端，这些信号分别接驱动信号端，这些信号分别接LCDLCD显示器的相应字段电极。显示器的相应字段电极。 AB4 AB4：千位字段驱动信号端，由于千位只显示：千位字段驱动信号端，由于千位只显示“1”1”，所以，所以AB4AB4接接显示器千位上与显示器千位上与“1”1”对应的对应的b b、c c字段，参见图字段，参见图2.5(b)2.5(b)。 POL P

9、OL：负极性指示输出端，此位接千位数码的：负极性指示输出端，此位接千位数码的g g字段。字段。 V+ V+、V-:V-:电压的正负极电压的正负极 BP/GNDBP/GND：液晶显示器背电极驱动端：液晶显示器背电极驱动端 INT:INT:积分器输出端，此端接积分电容积分器输出端，此端接积分电容CINTCINTBUFFBUFF：积分器和比较器的反相输入端，此端接积分电阻：积分器和比较器的反相输入端，此端接积分电阻RINTRINT。 A/ZA/Z：积分器和比较器的反相输入端，此端接自动调零电容：积分器和比较器的反相输入端，此端接自动调零电容CAZCAZ。电子实训电子实训VIN+VIN+、VIN-VI

10、N-：模拟量输入端：模拟量输入端 COMMONCOMMON：模拟信号公共端，一般与基准电压的负端相连。：模拟信号公共端，一般与基准电压的负端相连。 CREF+CREF+、CREF-CREF-：外接基准电容：外接基准电容CREFCREF的两端子的两端子 VREF+VREF+、VREF-VREF-：基准电压正负端：基准电压正负端 TESTTEST该引脚上拉至时，显示器全亮，用于测试该引脚上拉至时，显示器全亮，用于测试 OSC1OSC1、OSC2OSC2：时钟振荡器引出端，外接电阻和电容，：时钟振荡器引出端，外接电阻和电容，组成多谐振荡器，用于系统时钟。组成多谐振荡器，用于系统时钟。 电子实训电子实

11、训 A/D A/D转换器是数字万用表的关键电路，从根本转换器是数字万用表的关键电路，从根本上决定了数字万用表的整体性能。上决定了数字万用表的整体性能。A/DA/D转换器基本转换器基本工作原理是把一个数量上连续变换的模拟量转换为工作原理是把一个数量上连续变换的模拟量转换为一个数量上离散变换的数字量。数字万用表中通常一个数量上离散变换的数字量。数字万用表中通常采用双积分式的采用双积分式的A/DA/D转换器，它把输入模拟电压与转换器，它把输入模拟电压与参考电压作比较，通过两次积分过程转换为两个时参考电压作比较，通过两次积分过程转换为两个时间间隔的比较，由此将模拟电压转换为与其平均值间间隔的比较，由此

12、将模拟电压转换为与其平均值成正比的时间间隔，然后用时钟脉冲计数器测量这成正比的时间间隔，然后用时钟脉冲计数器测量这一时间间隔，所得的计数值即为一时间间隔，所得的计数值即为A/DA/D转换结果。转换结果。 U UININU UREFREFT T2 2双积分电路双积分电路计数器计数器N N1 1N N2 2T T1 1电子实训电子实训U UININU UREFREFN N2 2N N1 1a. Ua. UININ 对电容对电容C C充电过程充电过程 U U0101=-U=-UININT T1 1/RC/RCb. Ub. UREFREF对电容对电容C C反充电反充电 U U0101=-U=-UREF

13、REFT T2 2/RC/RCtT1T1T2T20 0N N1 1N N2 210001000N2N2：计数器第：计数器第二次计数值二次计数值N N1 1=1000=1000vA/DA/D转换公式转换公式电子实训电子实训V VREFREF+ +V VREFREF- -V VININ+ +V VININ- -3636353531313030ICL ICL 71067106测电压、电流时测电压、电流时U UREFREF=100mV=100mV测二极管时测二极管时U UREFREF=1V,=1V,测电阻时测电阻时U UREFREF不一定为不一定为100mV100mV12NNUUREFIN把被测量把被

14、测量200mV200mV参数转换参数转换电路电路U UININU UREFREF其中：其中：N N1 1=1000=1000，N N2 2：计数器第二次计数值：计数器第二次计数值, ,是一个数字量是一个数字量电子实训电子实训直流电压转换电路直流电压转换电路DCVDCVCOMCOMR16+R15+R14+R13R16+R15+R14+R13R12+R11R12+R11V VREFREF+ +V VREFREF- -V Vinin+ +V Vinin- -R03R03C4C4U UININ999k999k1k1kCOMCOMR16R16R15R15 R14 R14R13R13 R12 R12R11

15、R11548k548k352k352k90k90k9k9k900900100100200mV200mV2000mV2000mV20V20V200V200V1000V1000V C4 C4R03R031M1M104104Vin+Vin+Vin-Vin-200mV200mVA/DA/DDCVDCVU UDC200mVDC200mV标准电阻标准电阻分压电路分压电路电子实训电子实训直流电压转换电路直流电压转换电路以以200V200V挡为例挡为例当当U UX X=100V=100VU UININ=0.1V=100mV=0.1V=100mV由由N1=1000N2=1000LCDLCD显示器显示器被测电压被

16、测电压Ux=NUx=N2 2+ +小数小数 （表头显示值）（表头显示值）DCVCOMR16+R15+R14+R13R12+R11VREF+VREF-Vin+Vin-R03C4UIN999k1k+ +- -UxUxU Uin1000k1kUUXIN12NNUUREFIN100mV100mV电子实训电子实训交流电压转换电路交流电压转换电路ACACDCDC整流整流分压电路分压电路200mV+ +COMCOMR14+R15 442kR13 R12R119009k100200V750VR031MC4104A/DVin+Vin-200mVACVACVV1V11N4007C6+1uFUxUxUINUIN 滤

17、波滤波Ud=0.45UxUd=0.45Ux1452indUUU Uinin=0.001Ux=0.001Ux以以200V200V挡为例挡为例+ +电子实训电子实训直流电流转换电路直流电流转换电路V VREF+V VREF-V Vin+V Vin-C4U UININ0.99 0.99 0.01 0.01 DC200mADC200mACOMCOMU UX XI I200mV200mV电压电压流过流过标准电阻标准电阻DCAR12R11R10R09R0810010A20uA2000uA20mA900200mA0.990.01COMA/DVin+Vin-C4R031M104200mV电子实训电子实训A A

18、B BB BA AU UA A=U=UB B当被测电流为当被测电流为100mA100mA时，时，U UININ=1=1* *100mA=100mV100mA=100mV直流电流转换电路直流电流转换电路以以200mA200mA挡为例挡为例表头显示表头显示LCDLCD显示器显示器N N2 2=1000=1000COMCOMVREF+VREF+VREF-VREF-Vin+Vin+Vin-Vin-C4C40.99 0.99 0.01 0.01 DC200mADC200mAU UININ12NNUUREFIN电子实训电子实训A AB B电阻转换电路电阻转换电路10k10kIVVREF+VREF-Vin+

19、Vin-R13+R12+R11R20R02R03C4COMRxR RU U电流电流R16R15 R14R13 R12R11548k352k90k9k9001002M 200k 2000 200 20k Rx1.5kR02220kR031MC4104C2104V+VREF+VREF-Vin+Vin-COMCOMR20+3V电子实训电子实训该挡的标准电阻为：该挡的标准电阻为：R RREFREF=R=R1313+R+R1212+R+R1111=10k=10k若若R RX X= R= RREFREF，N N2 2=1000=1000电阻转换电路电阻转换电路以以20k20k挡为例挡为例LCDLCD显示器

20、显示器12NNRRRIRIUUREFXREFXREFIN电子实训电子实训当被测电阻为当被测电阻为10k10k时：时：二极管正负极测量电路二极管正负极测量电路V+V+与与COMCOM之间电压为之间电压为3V3V12NNUUREFIN把把200mV200mV基本量程扩展到基本量程扩展到2V2V电子实训电子实训1mA2.5k0.5-3IU UREFREF=1k=1k1mA=1V1mA=1VLCDLCD显示器显示器a .a .七段显示七段显示 b .b .采用几十赫兹采用几十赫兹( (50Hz50Hz) )的的交流方波交流方波电压驱动电压驱动某一笔段某一笔段若某一笔段电压与若某一笔段电压与BPBP电压

21、相位差电压相位差1801800 0（反相反相）该笔段）该笔段显示显示；若；若同同相相，该笔段，该笔段不显示不显示背电极（背电极（BPBP极）极）电子实训电子实训BPBP：某一笔段：某一笔段：该笔段该笔段不显示不显示BPBP：某一笔段：某一笔段：该笔段该笔段显示显示返回电子实训电子实训电阻电容二极管等元件的焊接电阻电容二极管等元件的焊接 注意注意：（：（1 1）安装前要对照元件清单安装前要对照元件清单, ,仔细清查和测仔细清查和测试元器件试元器件, ,注意保管好小弹簧、小钢珠等。注意保管好小弹簧、小钢珠等。（2）由于由于有较大难度有较大难度, ,应先在练习板上多练习应先在练习板上多练习, ,有了

22、几分把握后有了几分把握后才进行正式的焊接。（才进行正式的焊接。（3 3）焊接二极管、三极管要搞清）焊接二极管、三极管要搞清楚极性。楚极性。 焊接要领焊接要领：（：（1 1）元件腿的清理与烫锡；（）元件腿的清理与烫锡；（2 2）烙铁）烙铁头的形状、温度要适当头的形状、温度要适当, ,要保持清洁；（要保持清洁；（3 3）烙铁头的）烙铁头的尖部同时接触印刷板和元件腿尖部同时接触印刷板和元件腿, ,保持保持1 1秒多时间。秒多时间。电子实训电子实训电子实训电子实训特特 别别 注注 意：意： 1.1.锡量要适当锡量要适当, ,不能太多不能太多, ,也不能太少。也不能太少。 2.2.烙铁接触印刷板与元件腿

23、的时间烙铁接触印刷板与元件腿的时间不要过长不要过长, ,也不要过短也不要过短, ,切忌蜻蜓点水。切忌蜻蜓点水。 3.3.烙铁温度不宜过低烙铁温度不宜过低, ,也不应过高。也不应过高。 4.4.元件腿不应留得太长元件腿不应留得太长, ,也不应过短。也不应过短。 5.5.已焊好的元件倒了不要急于扶起。已焊好的元件倒了不要急于扶起。1 1、量程转换开关的安装、量程转换开关的安装2 2、液晶板的安装、液晶板的安装3 3、电池的安装、电池的安装4 4、安装完毕后、安装完毕后, ,在盖后盖板前在盖后盖板前, ,装上电池装上电池, ,查看液晶板查看液晶板是否显示数字。如果正常是否显示数字。如果正常, ,则将

24、转换开关置于则将转换开关置于200mV200mV档档, ,输入输入100mV100mV直流电压直流电压, ,调节调节VR1VR1使显示值在使显示值在99.999.9100.1100.1之间。之间。10A10A档的校准档的校准, ,可通过在可通过在R08R08（见（见P7P7）上加锡）上加锡（减（减小其阻值）小其阻值）, ,使测量精度符合要求。使测量精度符合要求。（六）万用表整体安装与校准（六）万用表整体安装与校准印刷电路板电阻锰铜丝电容（金属化、独石、瓷片） 二极管晶体管测试座 电子实训电子实训电子实训电子实训电子实训电子实训晶体管测试座注意焊接方向（与其它件相反）电池卡子表笔插座保险管座 注

25、意方向锰铜丝液晶片安装顺序液晶片安装顺序：在面盖里边依次放入液晶片，斑马条框架以及斑马条。液晶片液晶片方向：方向：确保液晶片的小突头的方向与示意图一致。液晶片的安装液晶片的安装滑动接触片 旋钮 线路板螺丝电池卡子弹簧滚珠 电池后盖前盖螺丝l六、测试前的准备工作六、测试前的准备工作1) 确认电池与电池扣连接可靠并放入电池仓中。2) 连接测试棒到电路之前，应确认量程开关在正确位置。3) 连接测试棒到电路之前，应确认测试棒是否正确插入输入座。4) 转换量程开并前，应将测试棒从被测电路中移开。5) 仪表应在0至50 相对湿度小于80% 的环境中使用。6) 应注意不能超出各量程的保护范围。7) 当完成测

26、量工作后，应将开关拨至OFF，当长期不使用仪表时，应将电池取出。8) 不能在阳光直照或高温环境中使用和储存仪表。返回七、初步检测七、初步检测1、如果仪表各档位显示有误，则检测：la) 检查电池电量是否充足，连接是否可靠。lb) 检查电阻R14，R15，R19，R20，R23 - R25 的值是否正确。lc) 检查电容C1 - C6 的值是否正确。ld) 检查线路板焊接是否有连接，虚焊，假焊。le) 检查滑动连接片是否接触良好。lf) 检查液晶片，斑马条，线路板是否正确连接。2、校准：、校准：校准前请查阅仪表说明书关于表笔连接和测量部分。3、A/D 转换器校准转换器校准 将被测仪表的拨盘开关转到

27、20V 挡位，插好表笔；用另一块已校准仪表做监测表，监测一个小于20V 的直流电电源（例如9V 电池），然后用该电源校准装配好的仪表，调整电位器VR1直到被校准表与监测表的读数相同（注意不能用被校准表测量自身的电池） 。 当两个仪表读数一致时，套件安装表就被校准了。将表笔移开电源，拨盘转到关机位。4、直流、直流 10A 挡校准挡校准 直流 10A挡校准需要一个负载能力大于5安培、电压5V的直流标准源和一个1 欧姆、25 瓦的电阻。将被校准表的拨盘转到“10A”位置，表笔连接如示意图 H，如果仪表显示高于5A，焊接锰铜丝使锰铜丝电阻在 10A 和 COM 输入端之间的长度缩短，直到仪表显示5A；

28、如果仪表显示小于5A，焊接锰铜丝使锰铜丝电阻在 10A 和 COM 输入端之间的长度加长，直到仪表显示5A。l如果校准后仍达不到标准：如果校准后仍达不到标准：la) 检查线路板是否有焊锡桥接，焊接不良。lb) 检查电阻R7 - R9， 电容C3的数值。5、电压测量、电压测量1) 连接黑色测试棒到“COM”端。2) 连接红色测试棒到“VMA”端。3) 设置量程开并到“V ”或“V”位置，如果被测电压是未知的，应将开关设置到最高量程。4) 连接测试棒到测试点并在显示屏上读数，如果量程太高，应逐步减小到合适的量程。6、hFE FE 测试测试1） 将拨盘转到hFE 档位，用一个小的NPN或PNP 晶体

29、管，并将发射极，基极，集电极分别插入相应的插孔。2） 被测表显示晶体管的hFE 值，晶体管的hFE 值范围较宽，但你将获得大约100 到300 的读数。l如果上面的测量有问题： a) 检查晶体管测试座是否完好、焊接是否正常。 b) 检查电阻R10， R11，R29 的数值及焊接是否正常。7、晶体管、晶体管hFE FE 测量测量1) 设置量程开并到hFE 位置并将被测晶体管插入相应的晶体管座。2) 从显示屏上直接读出被测晶体管的HFE 值。 8、直流电压测试、直流电压测试 如果你有一个直流电压源，只要将电源分别设置在DCV 量程各档的中值，然后对比被测表与监测表测量各档中值的误差，要求满足本指导

30、说明书后面所列对DCV 精度要求。l如果上面的测量有问题： a) 重新检查前面的仪表校准。 b) 检查以下电阻和电容的焊接和数值： R1 - R6，R12 - R17，R21 - R24 ，C3。9、直流电流测量、直流电流测量 1） 将拨盘转到200A 档位，然后按示意图 J 连接仪表，当RA 等于100k时回路电流约为90 A，对比被测表与监测表的读数。 2）将拨盘转到下表中的各电流档，同时按下表改变RA 的数值，对比被测表与监测表的读数。l如果上面的测量有问题： a) 检查保险管。 b) 检查电阻R7 , R8，R9 的数值和焊接情况。10、大电流测量、大电流测量(200mA 到到10A)

31、1) 连接黑色测试棒到“COM”端。2) 连接红色测试棒到“10ADC”端。3) 设置量程开并到“10A ”位置。4) 断开被测电路，将测试棒串联在被测电路中。5) 读出显示值，如果显示值小于200mA，按下面的小电流测试步骤测量。6) 在将测试棒连接到被测电路之前，应切断被测电路中的电源并将所有电容放电。11、小电流测量、小电流测量(小于小于200mA)1) 连接黑色测试棒到“COM”端。2) 连接红色测试棒到“VMA”端。3) 设置量程开并到“A ”位置，如果被测电流是未知的，应将开关设置到最高量程。4) 断开被测电路，将测试棒串联在被测电路中。5) 在显示屏上读数，如果量程太大，应逐步减小到合适的量程。6) 在将测试棒连接到被测电路之前，应切断被测电路中的电源并将所有电容放电。 12、电阻、电阻/ 二极管测试二极管测试1） 用每个电阻档