数字万用表的制作与校准

830数字万用表原理、组装与调试

一. 实践目的

830数字万用表是一种LCD数字显示多功能、多量程的3 1/2位便携式电工仪表，可以测量直流电流（DCA）、交直流电压（ACV）、电阻值和晶体管共射极直流放大系数h FE和二极管等。通过对830数字万用表的安装、焊接、调试，可了解830数字万用表装配的全过程，掌握元器件的识别、测试及整机装配和调试工艺。

二. 实践要求

1.掌握830数字万用表的工作原理；

2.对照原理图，看懂830数字万用表的装配接线图；

3.对照原理图，了解830数字万用表的电路符号、元件和实物；

4.根据技术指标测试各元器件的主要参数；

5.掌握830数字万用表调试的基本方法，学会排除焊接和装配过程中出现的故障；

6.掌握830数字万用表的使用方法；

7.掌握一定的用电知识及电工操作技能；

8.学会使用一些常用的电工工具及仪表，如尖嘴钳、剥线钳、万用表等；

9.养成严谨、细致的工作作风。

三. 830数字万用表简介

830数字万用表以集成电路7106为核心，电路简洁、功能齐全、体积小巧、外观精致，便于携带。其主要技术指标如表1所示。

表1 830数字万用表主要技术指标

二极管 1.4mA 2.8V 2000KΩ1KΩ±1.0%读数±2字

三极管Ib=10uA Vce=3V

四. 830数字万用表工作原理

DT830B数字万用表以大规模集成电路7106为核心，其原理框图如图1所示。输入的电压或电流信号经过一个开关选择器转换成0～199.9mV的直流电压。例如输入信号100VDC，就用1000：1的分压器获得100.0mVDC；输入信号100V AC，首先整流为100VDC，然后再分压成100.0mVDC。电流测量则通过选择不同阻值的分流电阻获得。采用比例法测量电阻，方法是利用一个内部电压源加在一个己知电阻值的系列电阻和串联在一起的被测电阻上。被测电阻上的电压与己知电阻上的电压之比值，与被测电阻值成正比。

输入7106的直流信号被接入一个A/D转换器，转换成数字信号，然后送入译码器转换成驱动LCD的7段码。A/D转换器的时钟是由一个振荡频率约48KHz的外部振荡器提供的，它经过一个1/4分频获得计数频率，这个频率获得2.5次/秒的测量速率。四个译码器将数字转换成7段码的四个数字，小数点由选择开关设定。

图1 原理框图图2引脚排列

1．7106介绍

管脚功能

7106共有42个引出端，引脚排列如图5.2所示，引脚功能说明如表2所示。

表2 7106管脚功能说明

管脚名功能说明

V+、V- 分别为电源的正、负端。

2. 工作原理

7106内部包括模拟电路（即双积分式A/D转换器）和数字电路两大部分。模拟电路与数字电路是互相联系的，一方面控制逻辑单元产生控制信号，按照规定的时序控制模拟开关的接通或断开；另一方面模拟电路中的比较输出信号又控制数字电路的工作状态与显示结果。

模拟电路

7106内部模拟电路（即双积分式A/D转换器）主要由基准电压源、缓冲器、积分器、比较器和模拟开关所组成，如图3所示。A/D转换器的每个测量周期分成三个阶段：自动调零（AZ），正向积分（INT），反向积分（DE）。

图3 7106内部的模拟电路

第一阶段，自动调零AZ（AUTO-ZERO）：在此阶段，S AZ闭合，S INT、S DE断开，完成以下工作：第一，将IN+，IN-的外部引线断开，并将缓冲器的同相输入端与模拟地短接，使芯片内部的输入电压V IN=0V；第二，反积分器反相输入端与比较器输出端短接，此时反映到比较器的总失调电压对自动调零电容C AZ充电，以补偿缓冲器，积分器和比较器本身的失调电压，可保证输入失调电压小于10uV，第三，基准电压V ref向基准电容C ref充电，使之被充到V ref，为反向积分做准备。

第二阶段，正向积分（亦称信号积分或采样）INT（integral）：此时SINT闭合，S AZ和S DE断开，切断自动调零电路并去掉短路线，IN+，IN-端分别被接通，积分器和比较器开始工作。被测电压V IN经缓冲器和积分电阻后送至积分器。积分器在固定时间T1内，以V IN/（R INT-C INT）的斜率对V IN进行定时积分。令计数脉冲的频率为F CP，周期为T CP，则T1=1000T CP。当计数器计满1000个脉冲数时，积分器的输出电压为

V0=K T1÷（R int C int）×V in （1）

式中，K是缓冲放大器的电压放大系数，T1也叫采样时间。在正向积分结束时，V IN的极性即被判定。

第三阶段，反向积分，亦称解积分DE（Decompose Integral）：在此阶段，S AZ，S INT断开，S DE+，S DE-闭合。控制逻辑在对V IN进行极性判断之后，接通相应极性的模拟开关，将C REF上已充好的基准电压接相反极性代替V IN，进行反向积分。经过时间T2，积分器的输出又回零。在反向积分结束时有：

V0=（K T2 V REF）÷（R INT C INT）（2）

将（5.1）代入（5.2）中整理后得到：

T2=T1÷V REF×V IN（3）

假定在T2时间内计数值（即仪表显示值，不计小数点）为N，则T2=N T CP。代入（5.3）中得到：

N=T1÷（T CP V REF-）×V IN（4）

显见，T1、T CP、V REF均为定值，故N仅与被测电压V IN成正比，由此实现了模拟量—数字量的转换。在测量过程中，7106能自动完成下述循环：

将T1=1000 T CP，V ref =100.0mV代入第4式得到

N=1000÷V REF×V IN=1000÷100.0×V IN=10V IN（5）

即V IN=0.1N （6）只要把小数点定在十位后面，即可直读结果。

满量程时N=2000，V IN=V m，由（4）式很容易导出满量程电压V m与基准电压V ref的关系式：

V m=2V ref （7）显然，当V ref =100.0mV时，V m=200mV；V ref =1000mV时，V m=2V。上述关系是由7106本身特性所决定的，外部无法改变。

3 ½位数字电压表的最大显示值为1999，满量程时将显示过载（溢出）符号“1”。

数字电路

7106的数字电路如图5.4所示，主要包括8个单元电路：时钟振荡器、分频器、计数器、锁存器、译码器、异或门相位驱动器、控制逻辑、3 1/2位LCD显示器，图中虚线框内表示7106的数字电路，框外是外围电路。