第七章 数字万用表的组装与焊接
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内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课
二、7106芯片的管脚排列与功能
12 A1 13 F1 14 G1 15 E1 16 D2 17 C2 18 B2 19 A2 20 F2 21 E2 22 D3
1 DEEN 2 INTEN 3 TEST 4 OSC3 5 HOLD 6 OSC2 7 OSC1 8 V+ 9 D1 10 C1 11 B1
数字万用表的准确度有两种表示方法：
（1）准确度=（a%RDG＋b%FS）
式中为RDG读测值（即显示值），FS为满量程值。括号内的前一 项表示转换器、分压器等产生的综合误差及读数误差，后一项称为满 度误差，是由数字化处理带来的，它取决于不同量程的满度值。对于 某块数字万用表而言，b值是固定的、a值与测量项目及量程有关。一 般要求b≤a/2。
内蒙古工业大学工程训练中心
电子实训课
实习指导教师：巴特尔
第七章 数字万用表的原理和组装
一、概述 二、电路原理
三、DT830B 3 1 / 位数字万用表 2
四、元器件的测试与焊装 五、DT830B数字万用表的调试与校验 六、故障及检修
内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课
7.1 概述
万用表是电工电子常用的测量仪器，分为模拟 万用表和数字万用表。传统的模拟万用表虽然不断 改进，但随着大规模集成电路技术的飞速发展和液 晶显示器件的广泛应用，逐渐被数字万用表取代。
功能
测试端
电源正极 液晶显示器背面公共电极 电源负极 模拟输入信号低端 模拟输入信号高端 模拟信号的公共端，模拟地 基准电压正端
23 B3 24 F3 25 E3 26 AB4 27 POL 28 BP 29 G3 30 A3 31 C3 32 G2 33 LB
三、 7106 A/D 转换器的工作原理 7106 是把模拟电路和数字电路集成在一块
ห้องสมุดไป่ตู้7106
VREF+ 44 VREF－ 43 CREF+ 42 CREF－ 41
COM 40 INHI 39 INLO 38 A / Z 37 BUF 36 INT 35 V－ 34
表7-1
序号
3 8 28 34 38 39 40 44
符号
TEST V+ BP VINLO( IN- ) INHI ( IN+ ) COM VREF+
内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课
1、模拟万用表
模拟式万用表（VOM）的结构框图如图7-1，
其核心元件是一只磁电系电流表，俗称表头。因
此电阻、电压需经过各种转换器转换成直流电流
后进行测量，这些转换器通常由一些精密电阻网
络构成。
功
输入
能 选
择
R / I 转换 V~/ I 转换 V / I 转换
量 程 选 择
（2）准确度=（ a%RDG ＋n个字）
n是量化误差反映在末位数字上的变化值，若把n个字折合成满 量程的百分数，即是（1）中的准确度表示方法。
DT830B袖珍式数字万用表的测量误差就用这种表示方法。例如： 直流电压测量时各量程的误差均小于±（1%+2）。
一般数字电压表的位数越多准确度越高，测量误差也就越小。
内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课
（6）抗干扰能力强
数字万用表由于有较高的输入阻抗和灵敏度 ，也易于引起干扰，一般有串模干扰和共模干扰 两种。干扰电压以串联的方式与被测量一起作用 于仪表的输入端形成串模干扰；而干扰电压和输 入信号同时加在仪表两输入端形成共模干扰。数 字万用表中的双积分A/D转换器，对50Hz一类的 周期信号产生的串模干扰有很强的抑制能力，同 时对共模干扰也有较强的抑制能力。
（3）有较高的输入阻抗，典型值为，对输入信号无衰减作用。 （4）内设时钟电路，可采用低成本的阻容振荡器或高频率稳定度的石英 晶体振荡器，亦可外接时钟信号。
内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课
（5）能自动显示极性，并通过内部时钟电路实现自动调零。利用外部电 路还可显示超量程（超限溢出），标志符号和小数点。 （6）芯片内部V+与COM之间有稳定性好典型值为2.9V的基准电压源。利 用电阻分压器，可获得所需的基准电压VREF 以保证A/D 转换器的准确度可达 0.01%±1个字。 （7）可以方便地进行功能检查。 （8）噪声、失调、增益、温漂都很低。可靠性高、抗干扰能力强、使用寿 命长。 （9）A/D 转换器的速率较低，通常选用2.5-5次/秒，能满足常规电工、电 子测量需要。 （10）工作温度0℃-70℃ ，受液晶显示器的限制不宜超过40℃，相对湿度 80%。
（1）自动调零
7106的缓冲器A1 积分器A2 比较器A3 均采用运算放大器 ，不可避免地存在失调电压使测量结果产生误差。在自动调 零阶段模拟开关SAZ 闭合，其余的开关断开，芯片管脚IN＋、 IN－、与外部引线断开，缓冲器A1 的同相输入端接模拟地， 即输入信号VIN = 0。积分器的反向输入端与输出端短接，由 失调电压对自动调零电容CAZ 充电，自动调零阶段结束时， CAZ 上保持的电压与总失调电压大小相等方向相反。在 A/D 之前互相抵消，即VIN = 0时，数字万用表显示为零。
CREF＋ ○
VREF＋
○
VREF－
○
○ CREF－
V+ 42 44
43
41
BUF○
36
○ V＋
8
○ AZ
37
○ INT
35
○○ 10μA
IN+○39
· SINT
○○
○
○
○SAZ
SAZ
○
··
·
缓冲器
· · ·· · · －＋A1
D
E 0=2.8v
6.2v
R
积分器
－＋A2
比较器
－＋A3
接数字电路
○
SAZ
若环境条件例如温度、湿度等与规定的条件相差较大时，应考虑 由此产生的附加误差，除外，影响万用表准确度的主要因素是表内基 准电压的准确度与稳定性，时钟频率的稳定性。
b.数字万用表最低量程末位一个字所对应的数值称为分辨力，它反 映仪表灵敏度的高低，并且随着显示位数的增加而提高。以3 ½位数字 万用表200.0mV档为例，末位1个字表示0.1mV，即分辨力为0.1mV ， 比模拟万用表，例如最低量程1V档的最小分度值（即灵敏度）为0.02V 要高200倍。
41/ 2
、4 3 /4
、5 1 /2
、61 /2
、7 1 /2
、81 /2
共9种，其中
31/ 2
位、32 /3
位、33 /4
位万用表的最大显示分别为
1999、2999、3999，81/2 位为199999999，最大
显示加一即为满量程。
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（2）有较高的准确度和分辨力
数字万用表不仅可以测量直流电压、直流电 流、交流电压、电阻、二极管正向压降、晶体管 共射极电流放大系数，还能测量交流电压、电容 、电导、温度、频率、检查线路通断等。
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（5）输入阻抗高
从数字万用表输入端看进去的有效阻抗为输 入阻抗，用Ri和Ci的并联值表示。在测量交流电 压时一般频率虽不高，但也会带来一些影响，在 测量直流电压时Ci可不予考虑。一般Ri为10MΩ， 高档数字万用表可达1GΩ或更高。这样在测量时 就不至影响被测电路或信号源的工作状态，减小 测量误差。
准确度
仪表
被测量 直流电流 DC A
袖珍式31/2式数字万用表 ±（0.5～1.0）%
模拟式万用表 ±（0.5～2.5）%
直流电压 DC V
±（0.1～0.5）%
±（1.5～2.5）%
交流电流 AC A
±（1.0～1.5）%
±2.5%
交流电压 AC V
±1.0%
±2.5%
电
阻R
±（0.2～1.0）%
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功
输入
能 选
择
R / v 转换 V~/ v 转换 I / v 转换
量 程 选 择
基本量 程数字 电压表
图7-2 数字万用表的结构框图
内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课
数字万用表的分类
目前国内外生产的数字万用表多达数百种，它的分类方法很多。 按位数可分为三位半、五位、八位等；按测量速度可分成高速、低 速；按体积、重量分如袖珍式、便携式、台式；按A/D变换方式可 分为直接转换型（比较型）和间接转换型（双积分型）等，一般可 作如下分类：
当V+ 和V- 间的电压≥7v时，DZ 被击穿， 其稳定电压VZ =6.2。经D、R1、R2分压得到典 型值E0 = 2.9v的内部基准电压。E0 通过缓冲器 A4接至COM端，可提高带负载能力。COM端的 电位比 V-高4-6.4v。
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CREF
RINT
·
CAZ
CINT
a.准确度是仪表的测量误差限度，它是测量
结果中系统误差与随机误差的综合，表示测量值 与标称值之间的一直程度。一般数字万用表的位 数越多准确度就越高，测量误差也就越小。数字 万用表最低量程末位一个字所对应的数值称作为 辨力，它反映了仪表的灵敏度的高低，并且随着 显示位数的增加而提高。
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地反映被测量的连续变化过程及变化趋势。例如 电容器的充放电过程等。
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7.2 电路原理
一、7106单片31 /2 位双积分A/D转换器
（1）7106为大规模COMS集成电路，采用单电源供电，电压范围较 规定宽为，7-15V，常选用9V叠层电池，以利于仪表的小型化。
（2）外围电路，可直接驱动LCD显示器，只需配上五个电阻和五个电容 即可构成基本量程直流数字电压表，再加上转换开关及其他辅助电路，适 于构成袖珍式数字万用表。
按性能及 用途分类
低档普及型数字万用表 中档数字万用表
多功能型数字万用表 中等准确度数字万用表 语音报数数字万用表 4 ½台式数字万用表
智能数字万用表
中档智能数字万用表（3 ¾位～4 ¾位） 高档智能数字万用表（5 ½～8 ½ ）
数字/模拟条图双显示万用表 多重显示数字万用表
专用数字仪表
按量程 转换方 式分类
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（7）抗过载能力强：为了避免误操作而损坏
仪表，专门设计了较为完善的保护电路，如过流 保护、过压保护等电路，有较强的过载能力。
（8）采用CMOS大规模集成电路功耗低，
便于装配维修，可靠性高，易于扩展成数字温度 表、电容表、频率表、压力表、照度计等多种仪 表。
（9）不足之处：难以像指针式仪表一样直观
±（2.5～4）%
分 辨力
0.1mV
20mV
（3）测量速度快
数字万用表每秒钟对被测电量的测量次数叫 做测量速率。完成一次测量过程所需时间为测量 周期，它与测量速率成倒数关系。测量速率主要 取决于A / D转换器的转换速率，较高的测量速率 可达几万次/秒。
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（4）测量功能强
○
SDE－
○
· SDE＋
○
NMOS管 A4－＋
○○
○○
○○
SDE＋
·1 DZ
R
·2
○○
基 准
○○
SAZ
SDE－
· · · 40
COM ○
○
·
○ SAZ
· IN-
38
○
○
SINT
○ 34
V－
图7-3 模拟电路框图
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A/D转换器的每个测量周期分为自动调零、信号 积分和反向积分三个阶段。
芯片的大规模集成电路。模拟电路和数字电路是 相互联系的控制单元按规定的时序产生各模拟开 关接通或断开的控制信号，另外，模拟电路中比 较器的输出又控制数字电路的工作状态与显示结 果。
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1、 模拟电路框图如图7-3
主要有缓冲放大器、积分器、比较器、模 拟开关和基准电压源构成。基准电压源由稳压 二极管DZ 、硅二极管 D 、电阻R1 和R2组成。
电 流 表
图7-1 模拟万用表的结构框图
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交流量的测量需用整流器件、将交流变 成直流。电阻/电流变换电路还需电池作为 电源，功能和量程通过旋动多层开关来实现。
2、数字万用表
图7-2是数字万用表（DMM）的结构框图。 与模拟 万用表相比，它的核心电路是由A/D转换器、显示电路 等组成的基本量程数字电压表。被测参数需转换成直流 电压再进行测量。和模拟万用表相同，电压、电流测量 电路采用电阻网络，而交流、R、C 等参数测量的转换 电路，一般采用有源器件组成的网络，以改善转换的线 性度和准确度。
手动量程数字万用表 自动量程数字万用表 自动/手动量程数字万用表
3、数字万用表的性能特点
（1）显示直观
采用数字显示，能消除视差、读数准确、
迅速；同时数字万用表还有各种标记符号，如测 量功能、量程单位特殊标记符等，读数更加方便， 有助于正确地操作、便于记录，易于实现数据的 计算机处理。
数字万用表的显示位数有31 /2 、32 /3 、33 /4 、
二、7106芯片的管脚排列与功能
12 A1 13 F1 14 G1 15 E1 16 D2 17 C2 18 B2 19 A2 20 F2 21 E2 22 D3
1 DEEN 2 INTEN 3 TEST 4 OSC3 5 HOLD 6 OSC2 7 OSC1 8 V+ 9 D1 10 C1 11 B1
数字万用表的准确度有两种表示方法：
（1）准确度=（a%RDG＋b%FS）
式中为RDG读测值（即显示值），FS为满量程值。括号内的前一 项表示转换器、分压器等产生的综合误差及读数误差，后一项称为满 度误差，是由数字化处理带来的，它取决于不同量程的满度值。对于 某块数字万用表而言，b值是固定的、a值与测量项目及量程有关。一 般要求b≤a/2。
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第七章 数字万用表的原理和组装
一、概述 二、电路原理
三、DT830B 3 1 / 位数字万用表 2
四、元器件的测试与焊装 五、DT830B数字万用表的调试与校验 六、故障及检修
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7.1 概述
万用表是电工电子常用的测量仪器，分为模拟 万用表和数字万用表。传统的模拟万用表虽然不断 改进，但随着大规模集成电路技术的飞速发展和液 晶显示器件的广泛应用，逐渐被数字万用表取代。
功能
测试端
电源正极 液晶显示器背面公共电极 电源负极 模拟输入信号低端 模拟输入信号高端 模拟信号的公共端，模拟地 基准电压正端
23 B3 24 F3 25 E3 26 AB4 27 POL 28 BP 29 G3 30 A3 31 C3 32 G2 33 LB
三、 7106 A/D 转换器的工作原理 7106 是把模拟电路和数字电路集成在一块
ห้องสมุดไป่ตู้7106
VREF+ 44 VREF－ 43 CREF+ 42 CREF－ 41
COM 40 INHI 39 INLO 38 A / Z 37 BUF 36 INT 35 V－ 34
表7-1
序号
3 8 28 34 38 39 40 44
符号
TEST V+ BP VINLO( IN- ) INHI ( IN+ ) COM VREF+
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1、模拟万用表
模拟式万用表（VOM）的结构框图如图7-1，
其核心元件是一只磁电系电流表，俗称表头。因
此电阻、电压需经过各种转换器转换成直流电流
后进行测量，这些转换器通常由一些精密电阻网
络构成。
功
输入
能 选
择
R / I 转换 V~/ I 转换 V / I 转换
量 程 选 择
（2）准确度=（ a%RDG ＋n个字）
n是量化误差反映在末位数字上的变化值，若把n个字折合成满 量程的百分数，即是（1）中的准确度表示方法。
DT830B袖珍式数字万用表的测量误差就用这种表示方法。例如： 直流电压测量时各量程的误差均小于±（1%+2）。
一般数字电压表的位数越多准确度越高，测量误差也就越小。
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（6）抗干扰能力强
数字万用表由于有较高的输入阻抗和灵敏度 ，也易于引起干扰，一般有串模干扰和共模干扰 两种。干扰电压以串联的方式与被测量一起作用 于仪表的输入端形成串模干扰；而干扰电压和输 入信号同时加在仪表两输入端形成共模干扰。数 字万用表中的双积分A/D转换器，对50Hz一类的 周期信号产生的串模干扰有很强的抑制能力，同 时对共模干扰也有较强的抑制能力。
（3）有较高的输入阻抗，典型值为，对输入信号无衰减作用。 （4）内设时钟电路，可采用低成本的阻容振荡器或高频率稳定度的石英 晶体振荡器，亦可外接时钟信号。
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（5）能自动显示极性，并通过内部时钟电路实现自动调零。利用外部电 路还可显示超量程（超限溢出），标志符号和小数点。 （6）芯片内部V+与COM之间有稳定性好典型值为2.9V的基准电压源。利 用电阻分压器，可获得所需的基准电压VREF 以保证A/D 转换器的准确度可达 0.01%±1个字。 （7）可以方便地进行功能检查。 （8）噪声、失调、增益、温漂都很低。可靠性高、抗干扰能力强、使用寿 命长。 （9）A/D 转换器的速率较低，通常选用2.5-5次/秒，能满足常规电工、电 子测量需要。 （10）工作温度0℃-70℃ ，受液晶显示器的限制不宜超过40℃，相对湿度 80%。
（1）自动调零
7106的缓冲器A1 积分器A2 比较器A3 均采用运算放大器 ，不可避免地存在失调电压使测量结果产生误差。在自动调 零阶段模拟开关SAZ 闭合，其余的开关断开，芯片管脚IN＋、 IN－、与外部引线断开，缓冲器A1 的同相输入端接模拟地， 即输入信号VIN = 0。积分器的反向输入端与输出端短接，由 失调电压对自动调零电容CAZ 充电，自动调零阶段结束时， CAZ 上保持的电压与总失调电压大小相等方向相反。在 A/D 之前互相抵消，即VIN = 0时，数字万用表显示为零。
CREF＋ ○
VREF＋
○
VREF－
○
○ CREF－
V+ 42 44
43
41
BUF○
36
○ V＋
8
○ AZ
37
○ INT
35
○○ 10μA
IN+○39
· SINT
○○
○
○
○SAZ
SAZ
○
··
·
缓冲器
· · ·· · · －＋A1
D
E 0=2.8v
6.2v
R
积分器
－＋A2
比较器
－＋A3
接数字电路
○
SAZ
若环境条件例如温度、湿度等与规定的条件相差较大时，应考虑 由此产生的附加误差，除外，影响万用表准确度的主要因素是表内基 准电压的准确度与稳定性，时钟频率的稳定性。
b.数字万用表最低量程末位一个字所对应的数值称为分辨力，它反 映仪表灵敏度的高低，并且随着显示位数的增加而提高。以3 ½位数字 万用表200.0mV档为例，末位1个字表示0.1mV，即分辨力为0.1mV ， 比模拟万用表，例如最低量程1V档的最小分度值（即灵敏度）为0.02V 要高200倍。
41/ 2
、4 3 /4
、5 1 /2
、61 /2
、7 1 /2
、81 /2
共9种，其中
31/ 2
位、32 /3
位、33 /4
位万用表的最大显示分别为
1999、2999、3999，81/2 位为199999999，最大
显示加一即为满量程。
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（2）有较高的准确度和分辨力
数字万用表不仅可以测量直流电压、直流电 流、交流电压、电阻、二极管正向压降、晶体管 共射极电流放大系数，还能测量交流电压、电容 、电导、温度、频率、检查线路通断等。
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（5）输入阻抗高
从数字万用表输入端看进去的有效阻抗为输 入阻抗，用Ri和Ci的并联值表示。在测量交流电 压时一般频率虽不高，但也会带来一些影响，在 测量直流电压时Ci可不予考虑。一般Ri为10MΩ， 高档数字万用表可达1GΩ或更高。这样在测量时 就不至影响被测电路或信号源的工作状态，减小 测量误差。
准确度
仪表
被测量 直流电流 DC A
袖珍式31/2式数字万用表 ±（0.5～1.0）%
模拟式万用表 ±（0.5～2.5）%
直流电压 DC V
±（0.1～0.5）%
±（1.5～2.5）%
交流电流 AC A
±（1.0～1.5）%
±2.5%
交流电压 AC V
±1.0%
±2.5%
电
阻R
±（0.2～1.0）%
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功
输入
能 选
择
R / v 转换 V~/ v 转换 I / v 转换
量 程 选 择
基本量 程数字 电压表
图7-2 数字万用表的结构框图
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数字万用表的分类
目前国内外生产的数字万用表多达数百种，它的分类方法很多。 按位数可分为三位半、五位、八位等；按测量速度可分成高速、低 速；按体积、重量分如袖珍式、便携式、台式；按A/D变换方式可 分为直接转换型（比较型）和间接转换型（双积分型）等，一般可 作如下分类：
当V+ 和V- 间的电压≥7v时，DZ 被击穿， 其稳定电压VZ =6.2。经D、R1、R2分压得到典 型值E0 = 2.9v的内部基准电压。E0 通过缓冲器 A4接至COM端，可提高带负载能力。COM端的 电位比 V-高4-6.4v。
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CREF
RINT
·
CAZ
CINT
a.准确度是仪表的测量误差限度，它是测量
结果中系统误差与随机误差的综合，表示测量值 与标称值之间的一直程度。一般数字万用表的位 数越多准确度就越高，测量误差也就越小。数字 万用表最低量程末位一个字所对应的数值称作为 辨力，它反映了仪表的灵敏度的高低，并且随着 显示位数的增加而提高。
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地反映被测量的连续变化过程及变化趋势。例如 电容器的充放电过程等。
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7.2 电路原理
一、7106单片31 /2 位双积分A/D转换器
（1）7106为大规模COMS集成电路，采用单电源供电，电压范围较 规定宽为，7-15V，常选用9V叠层电池，以利于仪表的小型化。
（2）外围电路，可直接驱动LCD显示器，只需配上五个电阻和五个电容 即可构成基本量程直流数字电压表，再加上转换开关及其他辅助电路，适 于构成袖珍式数字万用表。
按性能及 用途分类
低档普及型数字万用表 中档数字万用表
多功能型数字万用表 中等准确度数字万用表 语音报数数字万用表 4 ½台式数字万用表
智能数字万用表
中档智能数字万用表（3 ¾位～4 ¾位） 高档智能数字万用表（5 ½～8 ½ ）
数字/模拟条图双显示万用表 多重显示数字万用表
专用数字仪表
按量程 转换方 式分类
内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课
（7）抗过载能力强：为了避免误操作而损坏
仪表，专门设计了较为完善的保护电路，如过流 保护、过压保护等电路，有较强的过载能力。
（8）采用CMOS大规模集成电路功耗低，
便于装配维修，可靠性高，易于扩展成数字温度 表、电容表、频率表、压力表、照度计等多种仪 表。
（9）不足之处：难以像指针式仪表一样直观
±（2.5～4）%
分 辨力
0.1mV
20mV
（3）测量速度快
数字万用表每秒钟对被测电量的测量次数叫 做测量速率。完成一次测量过程所需时间为测量 周期，它与测量速率成倒数关系。测量速率主要 取决于A / D转换器的转换速率，较高的测量速率 可达几万次/秒。
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（4）测量功能强
○
SDE－
○
· SDE＋
○
NMOS管 A4－＋
○○
○○
○○
SDE＋
·1 DZ
R
·2
○○
基 准
○○
SAZ
SDE－
· · · 40
COM ○
○
·
○ SAZ
· IN-
38
○
○
SINT
○ 34
V－
图7-3 模拟电路框图
内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课
A/D转换器的每个测量周期分为自动调零、信号 积分和反向积分三个阶段。
芯片的大规模集成电路。模拟电路和数字电路是 相互联系的控制单元按规定的时序产生各模拟开 关接通或断开的控制信号，另外，模拟电路中比 较器的输出又控制数字电路的工作状态与显示结 果。
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1、 模拟电路框图如图7-3
主要有缓冲放大器、积分器、比较器、模 拟开关和基准电压源构成。基准电压源由稳压 二极管DZ 、硅二极管 D 、电阻R1 和R2组成。
电 流 表
图7-1 模拟万用表的结构框图
内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课
交流量的测量需用整流器件、将交流变 成直流。电阻/电流变换电路还需电池作为 电源，功能和量程通过旋动多层开关来实现。
2、数字万用表
图7-2是数字万用表（DMM）的结构框图。 与模拟 万用表相比，它的核心电路是由A/D转换器、显示电路 等组成的基本量程数字电压表。被测参数需转换成直流 电压再进行测量。和模拟万用表相同，电压、电流测量 电路采用电阻网络，而交流、R、C 等参数测量的转换 电路，一般采用有源器件组成的网络，以改善转换的线 性度和准确度。
手动量程数字万用表 自动量程数字万用表 自动/手动量程数字万用表
3、数字万用表的性能特点
（1）显示直观
采用数字显示，能消除视差、读数准确、
迅速；同时数字万用表还有各种标记符号，如测 量功能、量程单位特殊标记符等，读数更加方便， 有助于正确地操作、便于记录，易于实现数据的 计算机处理。
数字万用表的显示位数有31 /2 、32 /3 、33 /4 、