数字万用表课件

6. 积分运算 iR
+ ui R
iC
iu+ _
C
u-=0 i-=0
+ + uo _
iR= iC
_
duo ui C R dt
1 u 01 RC
ui u d t T i RC
(1)双积分式A／D转换器的工作原理
A／D转换器的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,采用双积分式的A／D转换器， 它把输入模拟电压 Ui 与参考电压 UREF 作比较， 通过两次积分过程转换为两个时间间隔比较。
将模拟电压转换为与其成正比的时间 间隔，然后用时钟脉冲计数器测量这一时 间间隔，所得的计数值为A／D转换结果。
A／D转换工作原理
第一阶段t1：测试开始 :计数器清零， C 放电，控制逻辑使 S2 、 S3 断开， S1 接通， 积分器对被测电压 Ui 进行反向积分 ( 也叫采 样)，采样期间积分输出U01向负线性增加。
A／D转换器原理图:
一个测量周期工作过程可分为两个阶段来描述。
. 运算放大器的静特性 a _ _ A uo ud + + + uo + u b
Uo/V Usat
近似特性
在 a,b 间加一电压 ud =u+-u-， 可得输出 uo 和输入 ud 之间的转 移特性曲线如下： 分三个区域：
① 线性工Hale Waihona Puke Baidu区：
1 实训目的
通过对一台正式产品数字万用表的安装、调试， 让学生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试及电子产品生产基本 操作技能，培养学生的动手能力。
2 ．实训要求
(1) 能看懂数字万用表的原理框图、电原理图及 装配图。
(2) 熟悉掌握电阻、电容。二极管。三极管等元 器件的识别和测量方法数字万用表的焊接、调试 装配工艺流程。 · (3) 独立完成一台数字万用表的安装、调试。
i2
+ + uo _
i1 R1
+ ui _
_
uu+ +

RL
u+ = u- =0，i1= ui/R1 i2= -uo /Rf
（2）根据“虚断”：
i-= 0，i2= i1
注意
Rf uo ui R1
(1) 当 R1 和 Rf 确定后，为使 uo 不超过饱和电压(即保证 工作在线性区)，对ui有一定限制。 (2) 运放工作在开环状态极不稳定，振荡在饱和区;工作在闭环 状态，输出电压由外电路决定。 ( Rf 接在输出端和反相输 入端,称为负反馈)。
第二阶段反向积分时间为T2则： uREFT 2 u 01 RC ui (第一阶段 u 01 T 1) RC
由两式可得：
uREFT 2 ui T1

模拟量ui转换为数字量T2：
T2
T1 ui uREF
Kui
转换波形如图：
时钟脉冲周期为T,则 T1=N1T , T2=N2T, N1,N2分别是正反向积 分期间计数的时钟脉冲 个数，得：
2V 档 20V 档
1
R20 1kR32 VREF-
0
200k
0
CREF+
V1
200 V档 100 0V 档
0.1U 2
C2 CREF-
2V
0
R2 0.1U 1000K
V
vin+ C1 vin-
0
V+
R21 4500k
200 mv 档
VREF+
ui uREF
ui N2 uREF N1
N2 N1
N1=1000是个定值, VREF=100 mV , 则 : U i = 0.1N2 mV
C1 0.1u 2m 1 U3 V4 150m - 100m 2 2 U2 2m 1 V5 100k
V
R4 -
OPAM P OUT V
OPAM P OUT
(4) 分析、排除调试过程中所遇到的问题。
3．数字万用表原理 框图由:
1). 功 能 、 量 程 选 择 , 2). 参 数 转 换 电 路 ， 3).ICL7106集成电路, 4 ).液晶显示器4部分组成。
1 )功能、量程选择 ． 功能、量程选择由手动转换开关实现。
2)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，其 他被测量都须经过转换电路转换成相应的直流 电压，然后送人 ICL7106 ，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分压或 分流电阻网络构成， 而交直流转换电路由有元器件(二极管)等实 现，数字表的功能和量程选择由转换开关实现。
|ud| <=Usat/A, 则 uo=Aud
②正向饱和区：
-
O

-Usat
实际特性
u d>
则 uo= Usat
③反向饱和区：
Ud/mV
是一个数值很小的电压，例如 Usat=13V,A =105，则=0.13mV。
ud<- 则 uo= -Usat
根据理想运放的特性分析： Rf
(1) 根据“虚短”：
ui u 01 T 1 RC
经过零比较器后通过控制逻辑打开 G， 计数器开始对时钟脉冲计数，当计数到 1000 个脉冲时，溢出脉冲通过控制逻辑使 S1断开， S2接通，采样结束，计数器置零。采样时间 ui 为T1，则积分输出: u 01 T1
RC
第二阶段T2：S2导通，接通UREF,积分器开 始第二次积分，V01开始负线性减少，计数器也重 新计数，当U01下降到零时，控制逻辑使S2断开， S3接通，积分停止，同时关闭门G，计数停止， 一个测量周期结束，反向积分时间为T2则：
+ U4
+ U5
0
0.1u 2m 1 U3 V4 50m - 100m 2 2 U2 2m 1 V5 100k OUT + U4
V
R4 -
OPAM P OPAM P OUT + U5
0
1.直流电压档：测量“2V”电压 仿真图形及仿真曲 线
0 V+ 1 U2 2 R22 4500K R24 900k R25 90k R26 9K R27 1K R23 1 0 1 U1 0 1 U3 0 1 U4 0 1 U5 2 2 2 2 ICL7106
3)ICL7106集成电路
ICL7106是把双积分 式 A ／ D 转换，七段译 码 ， LCD 显 示 驱 动 ， 基准源和时钟等电路 都集成在同一块芯片 上的集成电路，它有 40 个 引 脚 ， 采 用 双 列 直插式封装.
在袖珍式数字万用 表DT9205A中用电路板 一体化封装的芯片，体 积小，成本低廉。