DT830B_数字万用表装配说明

DT830B 数字万用表装配说明一：实验目的1、 通过DT830B 数字万用表装配实验，进一步加深对数字万用表电路原理的认识，能熟练的测量各种物理量。

2、 了解ICL7106的各个引脚和他的数模转换功能。

3、 了解液晶显示的原理和使用方法。

4、 初步学会通过电路图焊接电路板。

掌握一些简单的电路焊接工艺。

5、 了解各种测试仪器的用法并样品进行测试和矫正 二：实验器材1、 DT830型31/2位数字万用表的各种零配件和相关的材料说明。

见DT830B 元件清单（一）和DT830B元件清单（二）。

2、 焊接电路板所需的烙铁和锡以及松香。

3、 一个标准的数字万用表、螺丝刀、镊子、刀片等。

三：实验原理1、ICL7106原理介绍ICL7106是目前广泛应用的一种3½位A/D 转换器，能构成3½位液晶显示的数字电压表。

一、ICL7106的工作原理1. ICL7106的性能特点 （1）采用＋7V ～＋15V 单电源供电，可选9V 叠层电池，有助于实现仪表的小型化。

低功耗（约16mW ），一节9V 叠层电池能连续工作200小时或间断使用半年左右。

（2）输入阻抗高（1010Ω）。

内设时钟电路、＋2.8V 基准电压源、异或门输出电路，能直接驱动3½位LCD 显示器。

（3）属于双积分式A/D 转换器，A/D 转换准确度达±0.05％，转换速率通常选2次／秒～5次／秒。

具有自动调零、自动判定极性等功能。

通过对芯片的功能检查，可迅速判定其质量好坏。

年级：班组： 姓名：学号： 200913017（4）外围电路简单，仅需配5只电阻、5只电容和LCD显示器，即可构成一块DVM。

其抗干扰能力强，可靠性高。

（5）工作温度范围是0～＋70℃，但受LCD限制，仪表环境温度一般为0～＋40℃，相对湿度不超过80％。

2. ICL7106的引脚功能ICL7106采用DIP－40封装，引脚排列如上图所示。

U+、U－分别接9V电源（E）的正、负极。

COM 为模拟信号的公共端，简称模拟地，使用时应与IN－、U REF－端短接。

TEST是测试端，该端经内部500Ω电阻接数字电路的公共端（GND），因二者呈等电位，故亦称做数字地。

该端有两个功能：①作测试指示，将它接U＋时LCD显示全部笔段1888、可检查显示器有无笔段残缺现象；②作为数字地供外部驱动器使用，来构成小数点及标志符的显示电路。

a1～g1、a2～g2、a3～g3、bc4分别为个位、十位、百位、千位的笔段驱动端，接至LCD的相应笔段电极。

千位b、c段在LCD内部连通。

当计数值N＞1999时显示器溢出，仅千位显示“1”，其余位消隐，以此表示仪表超量程（过载溢出）。

POL为负极性指示的驱动端。

BP为LCD背面公共电极的驱动端，简称“背电极”。

OSC1～OSC3为时钟振荡器引出端，外接阻容元件可构成两级反相式阻容振荡器。

U REF＋、U REF－分别为基准电压的正、负端，利用片内U＋－COM之间的＋2.8V基准电压源进行分压后，可提供所需U REF值，亦可选外基准。

C REF＋、C REF－是外接基准电容端。

IN＋、IN－为模拟电压的正、负输入端。

C AZ端接自动调零电容。

BUF是缓冲放大器输出端，接积分电阻R INT。

INT 为积分器输出端，按积分电容C INT。

需要说明，ICL7106的数字地（GND）并未引出，但可将测试端（TEST）视为数字地，该端电位近似等于电源电压的一半。

3.ICL7106的工作原理ICL7106内部包括模拟电路和数字电路两大部分，二者是互相联系的。

一方面由控制逻辑产生控制信号，按规定时序将多路模拟开关接通或断开，保证A/D 转换正常进行；另一方面模拟电路中的比较器输出信号又控制着数字电路的工作状态和显示结果。

下面介绍各部分的工作原理。

（1）模拟电路模拟电路由双积分式A/D转换器构成，电路如下图所示。

主要包括2.8V基准电压源（E0）、缓冲器（A1）、积分器（A2）、比较器（A3）和模拟开关等组成。

缓冲器A4专门用来提高COM端带负载的能力，可谓设计数字多用表的电阻挡、二极管挡和h FE挡提供便利条件。

这种转换器具有转换准确度高、抗串模干扰能力强、电路简单、成本低等优点，适合做低速模／数转换。

每个转换周期分三个阶段进行：自动调零（AZ）、正向积分（INT）、反向积分（DE），并按照AZ→INT→DE→AZ…的顺序进行循环。

令计数脉冲的周期为T CP，每个测量周期共需4000T CP。

其中，正向积分时间固定不变，T1＝1000T CP。

仪表显示值将T1＝1000T CP，U REF＝100.0mV代入上式得N＝10U IN或U IN＝0.1N（11-3-2）只要把小数点定在十位上，即可直读结果。

满量程时N＝2000，此时U M＝2U REF＝200mV，仪表显示超量程符号“1”。

若需改装成2V量程的数字电压表，可按表11-3选择元件值。

表11-3200mV与2V量程元件对照名称量程U M 基准电压U REFR2 / kΩC4 /μF R4 / kΩ备注基本表200mV ＋100.0mV 24 0.47 56f0＝40kHz 改装表2V ＋1.000V 1.5 0.047 560欲测量2V以上的直流电压，必须利用精密电阻分压器对U IN进行衰减。

积分电阻应采用金属膜电阻，积分电容宜选绝缘性好、介质吸收系数小的聚苯乙烯电容或聚丙烯电容。

为了提高仪表抗串模干扰的能力，正向积分时间（亦称采样时间）T1应是工频周期的整倍数。

我国采用50Hz交流电网，其周期为20ms，应选T1＝n·20（ms）（11-3-3）式中，n＝1，2，3，…。

例如取n＝2、4、5时，T1＝40ms、80ms、100ms，能有效地抑制50Hz干扰。

这是因为积分过程有取平均的作用，只要干扰电压的平均值为零，就不影响积分器输出。

但n值也不宜过大，以免测量速率太低。

（2）数字电路数字电路如图11-3-3所示。

主要包括8个单元：①时钟振荡器；②分频器；③计数器；④锁存器；⑤译码器；⑥异或门相位驱动器；⑦控制逻辑；⑧LCD显示器。

时钟振荡器由ICL7106内部反相器F1、F2以及外部阻容元件R、C组成。

若取R＝120kΩ，C＝100PF，则f0＝40kHz。

f0经过4分频后得到计数频率f CP＝10kHz，即T CP＝0.1ms。

此时测量周期T＝16000T0＝4000T CP＝0.4s，测量速率为2.5次／秒。

f0g与背电极BP呈等电位时不显示，当二者存在一定的相位差时，液晶才显示。

因此，可将两个频率与幅度相同而相位相反的方波电压，分别加至某个笔段引出端与BP端之间，利用二者电位差来驱动该笔段显示。

驱动电路采用异或门。

其特点是当两个输入端的状态相异时（一个为高电平，另一个为低电平），输出为高电平；反之输出低电平。

7段LCD驱动电路如图11-3-4所示。

图中，加在a f、g 段消隐，故可显示数字“7”。

显见，只要在异或门输入端加控制信号（即译码器输出的高、低电平），用以改变驱动器输出方波的相位，就能显示所需数字。

4. ICL7106的功能检查功能检查的目的是判断ICL7106的质量好坏，进而区分DVM或DMM的故障范围究竟在A/D转换器还是在外围电路。

以200mV量程的DVM为例，功能检查分4步进行，内容如下：①检查零输入时的显示值。

将ICL7106的IN＋端与IN－端短接，使U IN＝0V，仪表应显示“00.0”；②检查比例读数。

将U REF端与IN＋端短接，用U REF来代替U IN，即U IN＝U REF＝100.0mV，仪表应显示“100.0”，此步骤称为“比例读数”检查，它表示U IN/U REF＝1时仪表的显示值；③检查全显示笔段。

将TEST端接U＋端，令内部数字地变成高电平，全部数字电路停止工作。

因每个笔段上部加有直流电压（不是交流方波！），故仪表应显示全部笔段“1888”（此时小数点驱动电路也不工作）。

为避免降低LCD使用寿命，做此步检查的时间应控制在1分钟之内；④检查负号显示及溢出显示。

将IN＋端接U－端，使U IN远低于－200mV。

仪表应显示“－1”。

上述功能检查的电路如图11-3-5所示。

1、电路原理DT830型32/2位数字万用表总电路如图（4）所示。

主要包括10个部分：（1）A/D转换器电路；（2）直流电压测量电路；（3）直流电流测量电路；（4）交流电压测量电路；（5）交流电流测量电路；（6）电阻测量电路；（7）测量晶体管H fe的电路；（8）二极管测试电路；（9）蜂鸣器电路；（10）小数点驱动电路及低电压指示电路。

2、DT830型数字万用表原理剖析（1）A/D转换器电路如图（2）。

ICL7106，振荡电阻，振荡电容，积分电阻，积分电容，基准电容，自动调零电容，高频滤波器，基准电压分压器。

（2）直流电压测量电路如图（6）；分压器，限流电阻，消噪电容。

右图为简单的直流电压测量示意图，输入电压被分压电阻分压(分压电阻之和为1MΩ)，每挡分压系数为1/10，分压后的电压必须在-0.199V - +0.199V 之间，否则将过载显示，过载显示为最高位显“1”其余位数不显示。

（3）直流电流测量电路如图（5）；分流器，熔丝管，双向限幅二极管。

右图为简单的直流电流测量示意图，内部的取样电阻将输入电流转换为-0.199V - +0.199V 之间的电压后送入7106 输入端，当设置在10A 挡时，输入电流直接输入10A 输入孔而不通过选择开关。

（4）交流电压测量电路（AC/DC转换器）；线形放大器，整流二极管，保护二极管，隔直电容，偶合电容，输入端过压保护电路，负反馈电阻，频率补偿电容，输出分压电路，平滑滤波器，输入分压器。

右图为简单的交流电压测量示意图，交流电压首先须进行整流并通过一低通滤波器对波形进行整形，然后送入共用的直流电压测量电路，最后将测量出交流电压的有效值(RMS)。

（5）交流电流测量电路；分流器。

（6）电阻测量电路如右图；测试电压供给电路，标准电阻，保护电路。

右图为简单的电阻测量示意图，这个电路由电压源，标准电阻（这个电阻为分压电阻，由选择开关转换得到），被测电阻（未知）组成，两个电阻的比值等于各自电压降的比值，因此，通过标准电阻及利用标准电阻上的标准电压，就可确定被测电阻的阻值。

测量结果直接由A/D 转换器得到。

（7）测量晶体管H fe的电路；基准偏置电阻，取样电阻，芯片。

HFE 测量图8 为简单的HFE 测量电路，集成电路7106 的内部电路提供2.8V 的稳定电压(V+ 对COM)，当PNP 晶体管插入晶体管座时，基极到发射极的电流流过电阻R10，由R10上的电压产生集电极电流，在R23上得到的电压送入7106并同时显示晶体管的HFE值。