万用表的结构和工作原理

图1 表头等效电路图
2测表头满偏电流和内阻
（一）测Ig
1）将直流恒流源置于2mA档，并将输出细调 调到最小，然后按图2所示接好电路图，R 为十进制可调电阻箱，注意极性！
2）开关S断开，慢慢调节输出细调旋钮，观 察表头指针偏转，直到满偏，记下恒流源 的输出电流，即为Ig（约46）
（二）测Rg：采用半偏法
R3

I I3
Rp

I 0.01I1
RP
100 R1

R3 90 R1 10 R2
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所以 R R5 10.9K
同理 R4 10 R3 根据MF30所给参数， I g 41.4A, Rg R' 2514
可算出I=50mA时 R p 12100 K
所以对应I1=500mA时的分流电阻
⑶万用表欧姆档的正确使用
使用万用表的欧姆档时要注意： ⑴注意量项：万用表的转换开关全都放置在测量电阻的位置上。 ⑵严禁带电测量：不能测量带电情形下的电阻，要在被测电阻与其他器件隔离开时进行 测量。测量时注意不要用两只手同时接触万用表的测试棒导体部分，否则仪表指示值反映 的是人体电阻与被测阻并联等效电阻。 ⑶欧姆调零：每更换量限都要先进行零欧姆调整，将两根测试棒短接，调整零欧姆调整 器使指针指向零欧姆处，然后再开始测量。 ⑷选择量程：适当选择欧姆档的量限，使指示值接近欧姆表标尺的中间即欧姆中心值附 近，大约0.1R~10R范围较准确。（R为欧姆中心值） 此外，应用欧姆表测晶体管参数时应避免电流过大或电压过高而损坏被测晶体管，常用 “R×100”或“R×1K”档。 ⑸注意表笔与表内电池所接的极性：在利用万用表欧姆档测晶体二极管正反向电阻时， 应记住“+”插孔接的是表内电池的负极 ⑹注意读数：万用表常有“R×1”、“R×10”、“R×100”、“R×1K”、等各档并共用 一条标尺，测量时，仪表指针所指标尺处的数值乘以这些倍数便可得到被测电阻值。
• 在工艺上，为了便于调整，修理和成批生产，大多采用整 KΩ值，表头上再串联一只可变线绕电阻，这样一来，当 表头参数有所变动时，可得到补偿。
2.3.2直流电压测量线路设计
• 用串联电阻扩大电压量限的基本原理 • 直流电压灵敏度 :电压表测每伏直流电压所
需要的阻值，叫做“直流电压灵敏度”， 它在数值上等于该表电流灵敏度的倒数， 即 直流电压灵敏度＝1/ • 例如电流表的灵敏度为100μA，用它构成电 压表，其直流电压灵敏
×1K、×10K等多倍率档的欧姆表。在测量时，只需将欧姆表的读数乘以所选用的倍率就
可得到被测量电阻值。
保持电池电压不变，通过量程转换开关S的切换，改变与表头并联的分流阻，
改变分流电阻值：即低阻档用小的分流电阻，高阻档必用大的分流电阻，这样，当开关位于高阻 档时，虽然被测量电阻增大，整个电路电流减少，但通过表头的电流依然大，
⑵计算各档分流阻值
根据KCL及并联特点可得式
I i R pi IRP
其中R p为I=50μA时闭路分流电阻的总和，即
Rp R1 R2 R3 R4 R5 R
则
R1

I I1
Rp
R2 9R1
I
I
R1 R2 I 2 Rp 0.1I1 RP 10 R1
R1
R2
• 由于万用表的测量对象多，测量量程范围 宽，所以要比普通仪表的测量线路复杂， 但其测量原理与普通仪表仍是一致的。例 如：测量电流依靠分流电阻扩大量程；测 量电压采用分压电阻扩大量程等。
二、万用表的工作原理
2.1表头 2.1.1表头参数的测定 万用表表头满偏时允许通过的电流，用Ig表
示，表头内阻用Rg表示，其等效电路如图 1所示。
扩大方法
保证了表头应有的灵敏度。同时，相同的指针数所表示的被测电阻值也扩大了， 因为欧姆表的中心阻值等于它的总内阻各档的串联电阻应选择得使仪表在各档 时的总内阻相应各档的欧姆中心值相等。电位器RP作欧姆调零用，一般万用表

的电阻档都采用这种办法来扩大量程。
提高电池电压：提电高压电，池 万电 用压 表可 中以 通提 常高 采表 用头 积的 层电 电流 池，。从而使电阻量程得到扩大为了得到较高的
2.欧姆表
⑴欧姆电路图及工作原理
流过被测电阻的电流
I U R RX
当 RX =0时，电流表偏转最大，为使不同档的 电阻在短路时都能满偏，RW3调零电位器，称为欧姆调零
当 RX =R时，电流表偏转为满偏时的一半，此时R值称为欧姆中心值。
RX
RX
⑵欧姆表量程的扩大程
由欧姆表的刻度特性可知，欧姆标尺的有效使用范围一般只在 1 ~10倍欧姆中心值的刻度
10
范围内，超出这个范围就会引起很大的误差。所以，一个量程并不能满足所有范围电阻
测量的需要。
为了测量不同大小的电阻，并且又能够共用一条标尺，万用表的测量线路都是做成多量程
的，根据欧姆中心值可以按十进制扩大其量限。例如 R×1的欧姆中心值为24Ω，那么其
他各档的欧姆中心值就取240Ω，2400Ω…，从而构成R×1（标准档）、×10、×100、
R1

50 500 103
12100
1.21
R5 1.82 K
I2=50 mA时的分流电阻 R2 9R1 10.9
I3=5 mA时的分流电阻 R3 90 R1 10 R2 109
I4=0.5 mA时的分流电阻 R4 10 R3 1.09 K
⑶测量直流电压原理电路 分压电阻计算
万用表的结构和工作原理
2 转换开关
• 万用表中的 转换开关是重要部件，它的作 用是选择测量线路、改变测量范围。
3 测量线路
• 测量线路作用是用来把各种被测量转换到 适合表头测量的直流的微小电流。
• 测量线路中使用的电阻元件主要是线绕电 阻和金属膜（早期的万用表用碳膜，如本 次修的MF30）电阻。低阻值电阻用锰铜材 料制成线绕电阻，较高阻值用金属膜电阻。 线路中的可调电阻一般都采用线绕电位器。
• 直流电压灵敏度越高，流径表的电流越小， 测量结果越准。
2.3.3交流电压测量线路设计
• 整流电路
2.3.4欧姆档测量线路的设计
• 一般设计原理图 • 欧姆中心值概念
欧姆调零
二、万用表的工作原理
总电路图
1 .MF30直流电压、电流测量电路
⑴测量直流电流原理电路图
总灵敏度调节
可以简化为右图所示
在图2中，保持电流源输出电流不变，闭合开 关S，调节电阻箱R的阻值，使表头的指针 指在1/2满偏位置
2.2表头扩程为基本表
做法:先将原表头的灵敏度扩展成最接近的简 单的整数
2.3指针式万用表最基本的的工作原理
指针式万用表最基本的的工作原理如图所示
2.3.1直流电流测量线路设计计算
• 开路个别转换式分流电路 • 闭路抽头转换式分流电阻