数字万用表的基本原理
模拟万用表和数字万用表的工作原理
模拟万用表和数字万用表的工作原理模拟万用表和数字万用表是电子测量仪器中常见的两种类型,它们通过不同的原理来实现电压、电流和电阻的测量。
本文将介绍这两种万用表的工作原理及其特点。
一、模拟万用表的工作原理模拟万用表是一种基于模拟电路原理的测量仪器,它通过调节电路中的电流、电压或阻值,来实现对待测电量的测量。
模拟万用表主要由电压测量电路、电流测量电路和阻值测量电路组成。
1. 电压测量电路:模拟万用表的电压测量电路一般采用电阻分压原理。
当待测电压施加在测量端口上时,通过电路中的电阻分压作用,将待测电压按比例分配到表头上,从而使表头指针显示出相应的电压值。
2. 电流测量电路:模拟万用表的电流测量电路一般采用电流放大器和电流档位切换电路。
待测电流通过电流档位选择电路,进入电流放大器进行放大,然后经过电路中的电流-电压转换器,将电流转换为相应的电压信号,最后通过电压测量电路进行测量。
3. 阻值测量电路:模拟万用表的阻值测量电路一般采用电流-电压转换和电压比较原理。
待测电阻通过电流-电压转换器,将电阻转换为相应的电压信号,然后经过电路中的电压比较器进行比较,最后通过电流档位选择电路和电压测量电路进行测量。
模拟万用表的特点是测量范围宽,适用于较大的电流、电压和阻值测量。
但由于采用了模拟电路,存在一定的误差和灵敏度限制。
二、数字万用表的工作原理数字万用表是一种基于数字电路原理的测量仪器,它通过将待测电量转换为数字信号,再经过数字处理,最后显示出测量结果。
数字万用表主要由模拟-数字转换器、数字处理器和数码显示器组成。
1. 模拟-数字转换器:数字万用表的模拟-数字转换器是将待测电量转换为数字信号的核心部件。
它通过采样和量化的方式,将连续的模拟电信号转换为离散的数字信号,从而实现对待测电量的数字化处理。
2. 数字处理器:数字万用表的数字处理器主要负责对数字信号进行处理和计算。
它可以进行单位换算、误差校正和数据平滑处理等,从而得到更精确和稳定的测量结果。
常用数字万用表的基本原理和维修
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新加一张实际图,图中的TL062就是整流用的(不同的表所在的位置可能会不一样).这部分损坏的话交流就会出问题.
直流电流和交流电流档.
电路都相同,前面的电阻是电流采样电阻,区别也仅限于交流多了整流电路.
电流档一般也就是误测电压烧掉保险(通常是500mA),再厉害点的有可能把采样电阻烧坏,有些表有图中的2个保护二极管,也有可能击穿短路,根据具体情况自己判断吧
只好把开关拆出来,清理一下那个弹性铜片,发现这些弹性铜片和PCB铜箔,都没有做镀金或镀银处理,很易氧化(靠润滑脂来防氧化?)。其中有一两块弹性铜片已开始变色,清理一下铜片的触头(用很细的砂纸轻轻打磨,让其发出亮光即停),再加点润滑脂。就OK了。
而我手头有台年纪超过25岁的、美国的老数字万用表,型号为SIMPSON 360-2。前两年朋友送的,他内部是波段开关做的,用起来,比上面那台可靠多了。而且AC电压档测量频响能达到20KHZ,比现在很多低价表强(多为1KHZ)。
如果要求高而且有条件的话万用表至少一年校准一次.当然对于我们DIY来说要求没那么严格了.
你的830电阻档正常吗?2种可能:
1:电阻档小量程也不准了 这种情况可能是R9,R10,R11+R12变值,影响分压比,但是对电压小量程影响不大,大量程影响较大
2:电阻档完全正常 很可能是线路板漏电.这种情况我以前遇到过.用酒精清洗一下看有没效果
数字万用表原理图
数字万用表原理图数字万用表(Digital Multimeter,简称DMM)是一种用于测量电压、电流和电阻等参数的电子仪器。
它以数字显示方式呈现测量结果,取代了传统的指针式模拟万用表。
本文将介绍数字万用表的原理以及其工作原理图。
数字万用表的组成部分数字万用表由多个组成部分组成,主要包括以下几个部分:1.伏安档位切换模块:用于选择不同的电压和电流量程。
2.测量电路模块:负责测量电压、电流和电阻等参数。
3.显示模块:用于显示测量结果。
4.电源模块:为数字万用表提供电源。
5.保护模块:用于保护万用表免受过电压和过流等危害。
6.操作按钮和旋钮:用于选择功能和调整参数。
数字万用表的工作原理数字万用表的工作原理可以简单地分为以下几个步骤:1.选择测量范围:通过伏安档位切换模块,选择合适的测量范围。
不同的测量范围对应着不同的电阻和电流档位。
2.接入被测电路:将被测电路与数字万用表的测量端口相连。
测量端口通常有不同的插口,分别用于测量电压、电流和电阻。
3.测量电流:当选择电流测量功能时,数字万用表会将一定的测量电阻串联在电路中。
通过测量电流的大小和测量电阻的阻值,可以计算出电路中的电流大小。
4.测量电压:当选择电压测量功能时,数字万用表会将一定的测量电阻并联在电路中。
通过测量电压的大小和测量电阻的阻值,可以计算出电路中的电压大小。
5.测量电阻:当选择电阻测量功能时,数字万用表会将电路中的电阻转换为电压进行测量。
通过测量电压的大小和已知电流的大小,可以计算出电路中的电阻大小。
6.显示结果:数字万用表将测量结果以数字形式显示在显示模块上。
可以通过操作按钮和旋钮来选择不同的显示模式,如直流电流、交流电流、直流电压、交流电压等。
数字万用表原理图以下是数字万用表的基本原理图:![数字万用表原理图](https://path/to/image.png)数字万用表原理图数字万用表原理图在上述原理图中,可以看到不同的模块之间的连接关系以及信号传递的路径。
(数字式)万用表的工作原理和使用方法
(数字式)万用表的工作原理和使用方法展开全文数字万用表,这个名字我想大家是在熟悉不过的了,熟悉掌握使用万用表的使用方法和工作原理非常重要:数字万用表主要是在指针万用表的基础上,数字万用表它是一个以数字电压表为核心的器件,将内部的模拟电路变为数字电路,并把表头换成液晶屏。
数字万用表,可以测量直流电流(A-),直流电压(V-),交流电流(A~),交流电压(V~),电阻(Ω),二极管(蜂鸣档),三极管电流放大倍数(HFE),电容档(F),电感挡(H)还可以识别火线,方波档,TTL逻辑电平测量档,占空比测量,频率(Hz)测量,电导nS等等。
使用方法:测量直流电压,交流电压,电阻,二极管,三极管,电容等,将红表笔插入VΩ孔,黑表笔插入COM孔。
测量mA级的电流,将红表笔插入mA孔,黑表笔插入COM孔,mA孔有一个200mA的保险管。
测量高于mA级别的电流将红表笔插入20A或10A电流专用插孔,黑表笔插入COM孔。
COM孔也称公共端是专门插入黑表笔的插孔。
主板维修中,使用2级管档测量对地阻值对地阻值方法将数字万用表打到2级管档红表笔接地黑表笔测量使用直流20V电压档测量主板上电压电压法将数字万用表打到直流20V电压档黑表笔接地红表笔去测量。
使用电阻档测量主板上电阻的阻值。
注意:2级管档和电阻档测量对地阻值的数值不一样。
数字万用表二级管档测量原理二级管档也称蜂鸣档,主要是在 2级管档基础上加一个蜂鸣器.数字万用表内部的电路测量电压是电阻串联分压,测量电流时电阻并联分流,只不过是测量出来的数据统一给A/D(数模转换器)通过它处理出来的信号显示到显示器上。
蜂鸣档:9V直流电压作为电源在将红黑表笔分别接触一根导线的两端9V的电压流出来的电流通过红表笔流会黑表笔构成回路电流流过蜂鸣器如果电流高的话蜂鸣器会响,在这里测量的线路阻值低于70欧蜂鸣器就会响。
数字万用表的工作原理:数字表的核心是它的A/D转换器,也就是模数转换器,将被测量的模拟信号变为数字信号给LCD液晶屏显示。
数字式万用表的工作原理
数字万用表种类很多,但基本工作原理则是大同小异。
都是把被测的模拟量转化成数字量显示。
所以最关键的是模数转换电路。
它主要由直流数字电压表DVM(Digital Vo1tMeter),它由阻容滤波器、前置放大器、模数转换器A/D(Anal0g一to—Digital)、发光二极管显示器LED(LiGht EnittingDiode)或液晶显示器LCD(Light Crystal Disdiay)及保护电路等组成。
在数字电压表的基础上再增加交流一直流转换器AC/DC、电流一电压转换器I /v和电阻一电压转换器Ω/V,就构成了数字万用表的基本部分。
当然,由于具体结构的不同,功能的强弱不同,每种表还有其各自复杂程度不同的特殊附加电路万用表是用来测量交直流电压、电阻、直流电流等的仪表。
是电工和无线电制作的必备工具。
初看起来万用表很复杂,实际上它是由电流表(俗称表头)、刻度盘、量程选择开关、表笔等组成。
使用时如果把量程选择开关指向直流电流范围时,电流表M 并接一些分流电阻来实现扩大量程之目的,使它成为一个具有几个大小不同量程的电流表。
测量结果要看刻度盘上直流电流刻度来读数。
通常刻度盘上第二行为电流刻度。
同样,如果量程选择开关指向直流电压范围时,表头串接另外一些电阻(用串联电阻分压的原理,使它成为一个多程量的电压表)。
读数要看刻度盘上直流电压刻度。
大多数的万用表电压和电流合用一刻度。
如果在测量直流电压的电路中接入一个整流器,便可测交流电压了。
测电阻的原理与测直流电压相仿,只是测试时还须加一组电池。
选择开关指向电阻范围时,刻度盘上找第一行电阻专用刻度读数即可。
万用表的型号很多,但其基本使用方法是相同的。
现以MF30型万用表为例,介绍它的使用方法。
使用前的准备第一,使用万用表之前,必须熟悉量程选择开关的作用。
明确要测什么?怎样去测?然后将量程选择开关拨在需要测试档的位置。
切不可弄错档位。
例如:测量电压时误将选择开关拨在电流或电阻档时,容易把表头烧坏。
万用表的概述
万用表的概述一、万用表简介万用表是一种多用途的电子测量仪器,可用于测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻、电容、电感等电学参数。
它具有使用方便、携带方便、测量准确等特点,被广泛应用于电子维修、电气工程、实验室研究等领域。
二、万用表工作原理万用表的工作原理主要是通过内部电源和测量电路的配合,将待测物理量转换为直流电流或电压,再通过刻度盘或数字显示装置进行读数。
不同测量功能的万用表内部电路结构略有不同,但基本原理相同。
三、万用表的功能1.直流电流测量:万用表可以测量直流电流的大小,例如通过电池的电流或电路中的电流。
2.直流电压测量:万用表可以测量电路中直流电压的大小,例如电源电压或负载电压。
3.交流电压测量:万用表可以测量交流电源的有效值和峰值。
4.电阻测量:万用表可以测量电阻的大小,例如在电路中的电阻或电容器的电阻。
5.电容测量:万用表可以测量电容器的容量和耐压值。
6.电感测量:万用表可以测量电感的电感量和品质因数。
7.二极管测量:万用表可以测量二极管的反向电阻和正向电流。
8.频率测量:部分万用表还可以测量交流电源的频率。
四、万用表的种类与选择1.种类:万用表可分为指针式和数字式两种。
指针式万用表以机械指针显示测量结果,数字式万用表以数字显示测量结果。
2.选择:根据实际需要和使用环境选择合适的万用表。
如需更准确的测量结果,应选择精度较高的数字式万用表;如需在恶劣环境下使用,应选择具有防震、防尘等特点的万用表。
五、万用表的使用方法使用万用表时,应遵循以下步骤:1.选择合适的量程:根据待测量的物理量选择合适的量程。
如不确定量程,可从最大量程开始逐渐减小,以避免损坏万用表或被测元件。
2.连接红黑表笔:将红黑表笔分别插入万用表的相应插孔中。
3.校准零点:在测量前,应将万用表归零或调整至指示零点。
如无法归零或指示不准确,应更换电池或调整电位器。
4.测量:将红黑表笔接触待测量的两端,读取测量结果并记录。
如使用数字式万用表,则直接读取显示的数值。
数字万用表的工作原理
数字万用表的工作原理
数字万用表是一种用于测量电压、电流和电阻等电学参数的便携式电子仪器。
其工作原理基于电流和电压的测量。
以下为数字万用表的工作原理:
1. 电压测量:数字万用表通过连接测量的电路与待测试电路,并将内部的高输入阻抗电压测量电路与待测点串联,测量电压信号通过输入电阻和操作放大器进入内部的模数转换器,转换为数字信号后,在显示屏上显示出电压值。
2. 电流测量:数字万用表通过将内部的负载电阻与待测电路串联,将电流流经负载电阻,然后通过内部的电压测量电路测量电压降,并计算出流经负载电阻的电流值。
该电流值通过模数转换器转换为数字信号,在显示屏上显示出电流数值。
3. 电阻测量:数字万用表在电阻测量时,会通过内部的恒流源产生一个已知大小的电流,然后将电阻与该恒流源串联,通过测量电阻两端的电压降,计算出电阻的数值。
同样,通过模数转换器将测量得到的电压转换为数字信号,在显示屏上显示出电阻值。
总的来说,数字万用表的工作原理是将被测电路与数字万用表内部的测量电路相连,通过测量电压降和电流大小,并经过模数转换器转换为数字信号,最终在显示屏上显示出电压、电流和电阻等参数的数值。
数字万用表的工作原理
数字万用表的工作原理
数字万用表是一种用来测量电压、电流和电阻的便携式电子测量仪器。
它由一个数字显示屏、选择旋钮、连接线和测量槽组成。
数字万用表的工作原理主要包括以下几个方面:
1. 电压测量:当数字万用表用于测量电压时,用户需要将电压源与数字万用表的正负极进行连接。
数字万用表内部的测量电路会将电压转换为相应的电压信号,并利用模数转换器将信号转换为数字形式。
最后,数字信号被送至显示屏上,以显示电压的数值。
2. 电流测量:当要测量电流时,数字万用表需要通过选择旋钮将测量模式选择为电流模式,并将连接线依次连接到电流源、数字万用表和电阻槽。
此时,数字万用表内部的测量电路会将电流信号放大,然后通过模数转换器将其转换为数字形式,最终在显示屏上显示出电流的数值。
3. 电阻测量:在电阻测量中,用户需要选择旋钮将测量模式选择为电阻模式,并将被测电阻连接到数字万用表的电阻槽。
数字万用表会在测量中施加一个已知的电压,并根据测量电阻和施加电压的比例关系计算出电阻值,并在显示屏上显示出电阻的数值。
总的来说,数字万用表通过测量电压、电流和电阻的数值,并将其转换为数字信号进行处理和显示。
其工作原理主要依靠内
部的测量电路和模数转换器,使得用户可以方便地进行电性能参数的测量和检测。
数字万用表整体原理介绍
数字万用表整体原理介绍
数字万用表是一种常用的电气测试仪器,可以测量直流电压、交流电压、直流电流、交流电流、电阻、电容、电感等电气参数。
数字万用表整体原理主要包括以下几个方面:
1. 测量基本原理:数字万用表的测量基本原理是利用电路中的电阻、电容、电感等元件与电源之间的关系,通过测量电路中所产生的电流、电压等参数来推算需要测量的物理量。
2. 信号放大原理:数字万用表在测量中需要对电路中的电流、电压等信号进行放大处理,以便于准确测量。
其信号放大原理主要是基于放大器的工作原理,在放大器中将输入信号放大后输出,以提高灵敏度和准确度。
3. 模数转换原理:数字万用表的核心部件是模数转换器,它将模拟信号转换成数字信号,以便于后续处理和显示。
模数转换器的原理是将输入的连续模拟信号按一定时间间隔采样并量化,然后进行编码转换成数字信号。
4. 显示原理:数字万用表的数字显示部分采用液晶显示或LED 数码管显示。
液晶显示原理是利用液晶分子在电场作用下的旋转来控制透光性,以显示数字;LED数码管显示原理是利用LED灯管的发光原理,将数字以亮灭不同的方式显示出来。
总之,数字万用表整体原理是由测量基本原理、信号放大原理、模数转换原理和显示原理组成的电气测试原理。
这些原理相互配合,共同实现了数字万用表的准确、灵敏测量功能。
数字万用表原理及详细介绍
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。
6位半数字万用表工作原理
6位半数字万用表工作原理
六位半数字万用表是一种常用的电子测量仪器,能够测量电压、电流、电阻、电容等电学参数。
其工作原理基于以下几个方面:
1. 电压测量原理:数字万用表内部有一个稳定的参考电压源,可以将待测电压与参考电压进行比较,并通过模数转换器将比较结果转换成数字信号,最后显示在数码显示屏上。
2. 电流测量原理:数字万用表通过安装在测量回路中的低阻抗电流测量引线,在电流流过时产生一个示数与电流成比例的电压信号。
然后,通过内部模数转换器将电压信号转换为数字信号,并在数码显示屏上显示出来。
3. 电阻测量原理:数字万用表内部通过串联一个已知电流源,并在待测电阻两端测量电压,通过欧姆定律,可以计算出电阻值。
数字万用表内部有一个模数转换器,可以将电压信号转换为数字信号,并在数码显示屏上显示出来。
4. 电容测量原理:数字万用表通过一个已知的交流电源,将待测电容器充电,并测量充电和放电的时间,通过计算,可以得到电容器的电容值。
与其他测量参数类似,数字万用表通过内部的模数转换器将计算结果转换为数字信号,并在数码显示屏上显示出来。
总之,六位半数字万用表的工作原理主要是通过检测待测电信号并转换成数字信号,再通过显示屏显示出来。
通过内部的电
路设计和计算方法,可以实现对电压、电流、电阻、电容等参数的测量。
万用表的使用原理
万用表的使用原理
万用表是一种测量电流、电压和电阻等电学量的仪器。
它的使用原理基于欧姆定律和基尔霍夫定律。
欧姆定律规定了电路中电流、电压和电阻之间的关系,即电流等于电压除以电阻。
万用表通过测量电路中的电流和电压,可以计算出电阻的值。
基尔霍夫定律是电路分析的基础,它分为电压定律和电流定律。
电压定律规定了电路中某一点的电压等于该点所连接的电路元件两端电压之和。
电流定律规定了电路中汇聚点的电流等于汇聚点所连接的电路元件流入电流之和。
万用表通过内部的电路和测量档位,可以根据欧姆定律和基尔霍夫定律测量电路中的电流、电压和电阻。
它通常由一个数字显示屏、选择旋钮和测量探头组成。
当需要测量电流时,万用表的选择旋钮会被调整到相应的电流档位上,探头会与电路中的电流路径连接,并测量电路中的电流值。
当需要测量电压时,万用表的选择旋钮会被调整到相应的电压档位上,探头会与电路中要测量的电压两端连接,并测量电路中的电压值。
当需要测量电阻时,万用表的选择旋钮会被调整到相应的电阻档位上,探头会与电路中要测量的电阻两端连接,并测量电路
中的电阻值。
万用表的使用原理是基于测量电路中的电流、电压和电阻来推导出电路中的各个参数。
通过合理选择测量档位和连接测试点,万用表可以准确地用数字显示屏显示出所测量的电学量的数值。
万用表原理
1. 原理
图1 数字式万用表原理
该仪表的心脏是一块大规模集成电路芯片7160,该芯片内部包含双积分A/D 转化器,显示锁存器,七段译码器和显示驱动器。
输入仪表的电压或电流信号经过一个开关选择器转换成一个0到±199.9mv的直流电压。
数字表有三个转换电路:电流转换电压电路,电阻转换电压电路,电容转换电压电路。
也就是说,不过测量什么信号始终要把这个信号转换为直流电压信号来给A/D处理显示。
测量电阻,将被测量的电阻值转换为直流电压信号给A/D处理显示。
测量电流,将被测量的电流值转换为直流电压信号给A/D处理显示。
测量电容,将被测量的电容量转换为直流电压信号给A/D处理显示。
数字式万用表原理
数字式万用表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,必需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。
数字万用表,这个名字我想大家是在熟识不过的了,熟识把握使用万用表的使用方法和工作原理特别重要:数字万用表主要是在指针万用表的基础上,数字万用表它是一个以数字电压表为核心的器件,将内部的模拟电路变为数字电路,并把表头换成液晶屏。
数字万用表,可以测量直流电流(A-),直流电压(V-),沟通电流(A~),沟通电压(V~),电阻(Ω),二极管(蜂鸣档),三极管电流放大倍数(HFE),电容档(F),电感挡(H)还可以识别火线,方波档,TTL 规律电平测量档,占空比测量,频率(Hz)测量,电导nS等等。
数字式万用表是在以一个三位半或四位半的数字电压表DVM基础上通过扩大量程来构成的多量程数字万用表DMM,A/D转换器ICL7106与三位半液晶显示屏构成一个200mV的数字电压表,在这个200mV 电压表头基础上通过加装分压器,分流器,整流器扩大量程就构成了数字万用表,其工作原理:主要是把被测量的,电压,电流,沟通电压,沟通电流,电容,电感,电阻,统一转换为直流电压信号并且衰减至200mV以后送入A/D转换器处理显示,A/D转换器只能识别200mV以下的信号,也就是说不管输入的信号是什么信号,都首先要把它转换为直流电压信号,并且还要经过衰减器将信号衰减到200mV 以下送入A/D转换器来处理显示,这就相当于指针万用表的工作原理,我们知道指针万用表的工作原理是利用一个磁电式微安级的直流电流表做表头表头满偏电流一般为几十微安至几百微安表头满偏电流越小则表头灵敏度越高,在表头基础上通过与表头串联电阻进行分压来扩大直流电压档测量量程,通过与表头并联电阻进行分流来扩大直流电流挡测量量程,通过与表头串联电阻分压在加装二极管整理器来扩大沟通电压档测量量程把沟通信号整流变为直流信号流过表头来测量,指针万用表测量电阻是采纳伏安法测电阻也就是说依据流过被测电阻的电流大小来测量电阻的大小,假如被测电阻阻值越大则流过被测电阻的电流就越小则说明被测电阻阻值很大,反之假如被测电阻阻值很小则流过被测电阻的电流也就越大这时候指针偏转的角度也就越大说明被测电阻阻值越小,通过这个原理实现测量电阻的大小。
数字万用表电路原理
数字万用表电路原理
数字万用表是一种常见的电子测量仪器,它可以测量电压、电流、电阻、容量、频率等电学量。
其工作原理基于电路分析和数模转换。
数字万用表的基本原理是利用内部的模拟-数字转换器(ADC)将电学量转化为数字信号,并通过数码显示器显示出来。
在测量电压时,万用表的正负极分别接触电路的两个节点,通过内部的电流和电压的采样电路,将电压转化为相应的数字信号。
类似地,当测量电流时,电流会通过万用表的内部电流测量电路,产生相应的电流信号。
在测量电阻时,万用表会在待测电阻两端加上恒定的电流信号,并测量所产生的电压信号,从而计算出电阻值。
测量容量和频率的原理类似,只是采用不同的测量电路。
数字万用表具有高精度、便携、易于操作和多功能的特点。
它通常配有多档量程选择和自动测量功能,可以根据被测电路的特性自动调节测量范围,并保持测量精度。
此外,数字万用表还常常具有数据保持、峰值测量、相对测量等附加功能,以满足不同测量需求。
总之,数字万用表基于电路分析和数模转换的原理,能够准确测量电压、电流、电阻、容量、频率等电学量,并通过数码显示器显示测量结果,具有高精度、易用性和多功能的特点。
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数字万用表的基本原理摘要:数字万用表是当前电子、电工、仪表、仪器和测量领域大量使用的一种基本测量工具,随着时代科技的进步,数字万用表的功能越来越强大,把电量及非电量的测量技术提高到崭新水平。
万用表又叫多用表、三用表、复用表,万用表分为指针式万用表和数字万用表引。
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、直流电压、交流电流、交流电压、电阻等,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。
本文通过对胜利9806+型号万用表的学习,了解了胜利9806+万用表的特性、组成以及工作原理。
掌握了分压分流电路的计算和连接。
关键词:数字万用表、工作原理、分压分流0 引言数字万用表亦称数字多用表,简称DMM(Digtial Multimeter)。
它是采用数字化测量技术,把连续的模拟量转化成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。
传统的指针式万用表功能单一精度低,不能满足数字化时代的需要,采用单片的数字万用表精度高、抗干扰能力强,可扩展性强、集成方便,目前,由各种单片机芯片构成的数字万用表,已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测试领域,显示着强大的生命力。
1 数字万用表的特性与指针式万用表相比较,数字万用表有如下优良特性:(1) 高准确度和高分辨力(2) 测电压时具有高的输入阻抗(3) 测量速率快(4) 自动判别极性(5) 全部测量实现数字直读(6) 自动调零(7) 抗过载能力强当然,数字万用表也有一些弱点,如:(1) 测量时不像指针式仪表那样能清楚直观地观察到指针偏转的过程,在观察充放电等过程时不够方便。
(2) 数字万用表的量程转换开关通常与电路板是一体的,触点容量小,耐压不很高,有的机械强度不够高,寿命不够长,导致用旧以后换档不可靠。
(3) 一般万用表的V/Ω档公用一个表笔插孔,而A档单独用一个插孔。
使用时应注意根据被测量调换插孔,否则可能造成测量错误或仪表损坏。
2 数字万用表的基本组成数字万用表是由数字电压表配上相应的功能转换电路构成的,它可对交、直流电压交、直流电流、电阻、电容以及频率等多种参数进行直接测量。
数字电压表通常使用一块集成电路芯片,它将A/D 转换器与能够直接驱动显示器的显示逻辑控制器集成在一起,在其周围配上相关的电阻器、电容器和显示器,组成数字万用表表头。
它只测量直流电压,其它参数必须转换成和其自身大小成一定比例关系的直流电压后才能被测量。
数字万用表的整体性能主要由这一数字表头的性能决定。
数字电压表是数字万用表的核心,A/D转换器是数字电压表的核心,不同的A/D转换器构成不同原理的数字万用表。
功能转换电路是数字万用表实现多参数测量的必备电路。
电压、电流的测量电路一般由无源的分压、分流电阻网络组成;交、直流转换电路与电阻、电容等电参数测量的转换电路,一般采用有源器件组成的网络来实现。
功能选择可通过机械式开关的切换来实现,量程选择可通过转换开关切换,也可以通过自动量程切换电路来实现。
数字万用表的基本功能是测量交直流电压、交直流电流以及测量电阻,其基本组成如下图1所示。
图1数字万用表的基本组成2.1模数(A/D)转换与数字显示电路常见的物理量都是幅值(大小)连续变化的所谓模拟量(模拟信号)。
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(通常是电压信号)转换成数字信号,再进行显示和处理(如存储、传输、打印、运算等)。
数字信号与模拟信号不同,其幅值(大小)是不连续的。
这种情况被称为是“量化的”。
若最小量化单位(量化台阶)为∆,则数字信号的大小一定是∆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(译码)后由数码管或液晶屏显示出来。
例如,设∆=0.1mV,我们把被测电压U与∆比较,看U是∆的多少倍,并把结果四舍五入取为整数N(二进制)。
一般情况下,N≥1000即可满足测量精度要求(量化误差≤1/1000=0.1%)。
最常见的数字表头的最大示数为1999,被称为三位半(3_1/2)数字表。
对上述情况,我们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∆(0.1 mV)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(A/D)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。
本论文其核心是一个四位半数字表头,它由数字表专用A/D转换译码驱动集成电路和外围元件、LCD数码管构成。
主要芯片为ICL7129。
运用ICL7129制作LCD液晶显示4_1/2 数字电压表头如图2所示,具有非常高性能。
图2 4_1/2 数字电压表头ICL7129的主要特点:(1) 用于CMOS 大规模集成电路,具有高准确度、高分辨力、微功耗、外围电路简单、价格较低廉等优点。
它以多路扫描方式直接驱动4_1/2 位LCD显示器(芯片带小数点驱动端),最大显示值为土19999。
其性能优于国内普遍使用的ICL7135型4_1/2 位A/D 转换器,外围电路亦比ICL7135 大为简化,适于制作高准确度4_1/2 位数字电压表及数字多用表。
(2 )ICL7129在积分电路上作了重大改进,采用了逐次(多重)积分、数字调零等先进技术,使其准确度达土0.005% (对应于满量程时的土4个字),共模抑制比CMRR亦提高到11dB。
(3) 专门设有10:1量程输入端,基本量程可选挥±200mV 或±2V,最高分辨力达10uV,比ICL7135 提高一个数量级。
(4) 可提供超量程、欠量程、电池低电压指示、负极性指示、锋鸣器驱动、标志符驱动等多种信号。
(5) 外围电路简单,只需外接几只阻容元件和基准电压源即可工作,测量速率为1:6次/S,通常取2次/S左右。
(6) 采用单电源供电,微功耗。
电源电压允许范围是6~12V(极限值为15V)。
通常选9V叠层电池供电,工作电流为1mA.典型功耗约9mW。
工作温度范围是0~70℃。
2.2直流电压测量电路在数字电压表头前面加一级分压电路(分压器),可以扩展直流电压测量的量程。
如图2所示,U 0为电压表头的量程(为200mV),r 为其内阻(如10m Ω),1r 、2r 为分压电阻,U 10为扩展后的量程。
图2分压电路原理图3多量程分压器原理由于r 1>>r 2,所以分压比为21200r r rU U i += 扩展后的量程为02210U r r r U i +=多量程分压器原理电路见图3,5档量程的分压比分别为1、0.1、0.01、0.001和0.0001,对应的量程分别为2000V 、200V 、20V 、2V 和200mV 。
采用图3的分压电路虽然可以扩展电压表的量程,但在小量程档明显降低了电压表的输入阻抗,这在实际使用中是所不希望的。
所以,实际数字万用表的直流电压档电路为图4所示,它能在不降低输入阻抗的情况下,达到同样的分压效果。
图4实用分压器电路例如:其中200V 档的分压比为001.010*********==+++++MkR R R R R R R其余各档的分压比可同样算出。
实际设计时是根据各档的分压比和总电阻来确定各分压电阻的。
如先确定 M R R R R R R 1054321=++++=总再计算2000V 档的电阻K R R 10001.05=总=再逐档计算4R 、5R 、2R 、1R 。
尽管上述最高量程档的理论量程是2000V ,但通常的数字万用表出于耐压和安全考虑,规定最高电压量限为1000V 。
换量程时,多刀量程转换开关可以根据档位自动调整小数点的显示,使用者可方便地直读出测量结果。
2.3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5,由于r<<R ,取样电阻R 上的电压降为i i U I R =即被测电流ii U I R=。
图5电流测量原理图6多量程分流器电路若数字表头的电压量程为U 0,欲使电流档量程为I 0,则该档的取样电阻(也称分流电阻)为0U R I =如U 0=200mV ,则I 0=200mA 档的分流电阻为1R =Ω。
多量程分流器原理电路见图6。
图6中的分流器在实际使用中有一个缺点,就是当换档开关接触不良时,被测电路的电压可能使数字表头过载,所以,实际数字万用表的直流电流档电路为图7所示。
图7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R 5)(1.022.050Ω===m s I U R再计算下一档的R 4)(9.01.02.02.05404Ω=-=-=R I U R m 依次可计算出R 5、R 2和R 1。
图7实用分流器电路图中的BX 是2A 保险丝管,电流过大时会快速熔断,超过流保护作用。
两只反向连接且与分流电阻并联的二极管D 1、D 2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(小于0.7V),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电表。
2.4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(AC-DC)变换器,图8为其原理简图。
图8 AC-DC 变换器原理简图该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700V(有效值)。
2.5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9。
图9电阻测量原理由稳压管ZD 提供测量基准电压,流过标准电阻R 0和被测电阻R x 的电流基本相等(数字表头的输入阻抗很高,其取用的电流可忽略不计)。
所以A/D 转换器的参考电压U REF 和输入电压U IN 有如下关系:xIN REF R R U U 0=即0R U U R REFINx =根据所用A/D 转换器的特性可知,数字表显示的是U IN 与U REF 的比值,当U IN =U REF 时显示“1000”, U IN =0.5U REF 时显示“500”,以此类推。