数字万用表原理及完美介绍
数字电表原理及万用表设计实验
数字电表原理及万用表设计实验在现代科技发展的背景下，数字电表和万用表成为了电子工程领域中不可或缺的工具。
本文将介绍数字电表的原理和万用表的设计实验，并探讨它们在电子工程中的应用。
一、数字电表原理数字电表是一种用来测量电流、电压和电阻等物理量的仪器。
它与传统的模拟式电表相比，采用了数字技术，具有精度高、显示直观等优点。
数字电表的原理主要包括信号采集、信号处理和数字显示三个部分。
信号采集是指通过电路将被测量的电流、电压等物理量转换成电压信号。
这一步骤通常使用电流互感器、电压分压器等元件来实现。
信号处理是将采集到的电压信号进行放大、滤波、线性化等处理，以提高测量精度和稳定性。
在这一过程中，运算放大器、滤波电路等被广泛应用。
数字显示是将处理后的模拟信号转换成数字信号，并通过LED数码管或液晶显示屏等方式进行显示。
这一步骤中，模数转换器和数码显示芯片是关键元件。
二、万用表设计实验万用表是一种集电压、电流、电阻等测量功能于一体的便携式测量仪器。
它的设计实验主要包括测量范围选择、测量电路设计和显示方式设计三个方面。
测量范围选择是指根据被测量物理量的大小，选择合适的量程进行测量。
万用表通常具有多档量程，可以通过旋钮或按键来进行切换。
测量电路设计是保证测量精度和稳定性的关键。
在设计中，需要考虑到电路的输入阻抗、输入电压、测量误差等因素，并采用合适的电路方案来实现。
显示方式设计是指选择合适的显示元件和显示方式来显示测量结果。
万用表通常采用数码管或液晶显示屏来显示测量值，并根据测量范围的不同，选择合适的显示位数和小数点位数。
三、应用领域数字电表和万用表在电子工程领域中有广泛的应用。
它们可以用于实验室中的电路测试、电子设备的维修和故障排除，以及工业生产中的电气检测等。
在实验室中，数字电表和万用表可以用来测量电路中的电流、电压和电阻等参数，帮助工程师分析电路性能和故障原因。
在电子设备的维修和故障排除中，数字电表和万用表可以用来测量电路中的各种信号，判断电路是否正常工作，并找出故障点。
数字万用表测电压原理
数字万用表测电压原理
数字万用表测电压的原理是利用伏安原理，即根据欧姆定律和柯西定律，通过测量电路的电流和电阻，计算出电路中的电压。
具体原理如下：
1. 欧姆定律：根据欧姆定律，电流（I）等于电压（V）与电
阻（R）的比值，即I = V/R。
通过测量电流和已知电阻，可以计算出电压。
2. 柯西定律：柯西定律规定了在一个闭合的电路中，进入某一节点的电流等于离开该节点的电流之和。
利用柯西定律，可以测量电路中的电流，然后根据欧姆定律计算出电压。
3. 数字万用表内部电路：数字万用表内部有一个电阻网络，用于将测量的电压转换成相应的电流。
然后，该电流通过内部电路中的一个精准电阻，生成一个电压跨越该电阻的电压。
最后，通过量程开关和电压模块选择适当的量程和测量范围，并将电压通过显示屏显示出来。
综上所述，数字万用表测电压的原理是基于欧姆定律和柯西定律，利用测量电流和电阻来计算电压，在数字万用表内部电路的帮助下，将电压转换成相应的电流进行测量。
数字万用表原理图
数字万用表原理图数字万用表（Digital Multimeter，简称DMM）是一种用于测量电压、电流和电阻等参数的电子仪器。
它以数字显示方式呈现测量结果，取代了传统的指针式模拟万用表。
本文将介绍数字万用表的原理以及其工作原理图。
数字万用表的组成部分数字万用表由多个组成部分组成，主要包括以下几个部分：1.伏安档位切换模块：用于选择不同的电压和电流量程。
2.测量电路模块：负责测量电压、电流和电阻等参数。
3.显示模块：用于显示测量结果。
4.电源模块：为数字万用表提供电源。
5.保护模块：用于保护万用表免受过电压和过流等危害。
6.操作按钮和旋钮：用于选择功能和调整参数。
数字万用表的工作原理数字万用表的工作原理可以简单地分为以下几个步骤：1.选择测量范围：通过伏安档位切换模块，选择合适的测量范围。
不同的测量范围对应着不同的电阻和电流档位。
2.接入被测电路：将被测电路与数字万用表的测量端口相连。
测量端口通常有不同的插口，分别用于测量电压、电流和电阻。
3.测量电流：当选择电流测量功能时，数字万用表会将一定的测量电阻串联在电路中。
通过测量电流的大小和测量电阻的阻值，可以计算出电路中的电流大小。
4.测量电压：当选择电压测量功能时，数字万用表会将一定的测量电阻并联在电路中。
通过测量电压的大小和测量电阻的阻值，可以计算出电路中的电压大小。
5.测量电阻：当选择电阻测量功能时，数字万用表会将电路中的电阻转换为电压进行测量。
通过测量电压的大小和已知电流的大小，可以计算出电路中的电阻大小。
6.显示结果：数字万用表将测量结果以数字形式显示在显示模块上。
可以通过操作按钮和旋钮来选择不同的显示模式，如直流电流、交流电流、直流电压、交流电压等。
数字万用表原理图以下是数字万用表的基本原理图：数字万用表原理图数字万用表原理图在上述原理图中，可以看到不同的模块之间的连接关系以及信号传递的路径。
数字万用表的基本框图原理、面板旋钮的作用和使用方法
数字万用表的基本框图原理、面板旋钮的作用和使用方法数字万用表是近年来消失的先进测量仪表。
国际上已消失袖珍式数字万用表代替传统的指针式万用表的趋势。
由于它采纳了大规模集成电路，具有数字化显字功能，因此仪表的结构轻松、测量精度高、输入阻抗高、显示直观、过载力量强、功能全、耗电省等优点，深受人们欢迎。
目前国内使用较多的DT－830、DT－840和DT－845三种型号。
本节主要介绍DT－830型万用表的基本框图原理、面板旋钮的作用和使用方法。
其面板图如图1所示。
图1 DT－830型数字万用表的面板图1. 基本工作原理数字万用表的种类较多，但基本工作原理则是大同小异，其基本方框图如图2所示。
图2 DT－830型数字万用表的基本方框图虚线框表示直流数字电压表DVM，它由阻容滤波器、A/D转换器、LCD显示器组成。
在数字电压表的基础上再增加沟通-直流（AC －DC）转换器、电流-电压（I－V）转换器和电阻-电压（Ω－V）转换器，这就构成了数字万用表。
2. 面板旋钮的作用万用表面板如图1所示，上面排列着液晶显示屏、量程开关、输入插口、hFE插口和电源开关五个部分，各部分的功能如下：（1）液晶显示屏：万用表的显示位数是4位，因最高位（千位）只能显示数字“1”或者不显示数字，故算半位，总称位（读作三位半）。
最大显示数为1999或－1999。
当测量直流电压和直流电流时，仪表有自动显示极性功能，若测量值为负，显示的数字前面将带“－”号。
当仪表输入超载时，屏上消失“1”或“－1”。
（2）量程开关：旋转式量程开关位于面板中心，是转换工作种类和量程用的。
开关四周用不同的颜色和分界线标出各种不同工作状态的范围。
（3）输入插口：输入插口是万用表通过表笔和测量点连接的部位，共有“COM”、“V.Ω”、“mA”和“10A”四个孔。
负表笔始终置于“COM”插口，正表笔要依据工作种类和测量值的大小置于“V.Ω”、“mA”或“10A”中。
万用表的工作原理
万用表的工作原理
万用表是一种电测量仪器，用于测量电压、电流和电阻等物理量。
其工作原理基于以下几个方面：
1. 电压测量原理：万用表测量电压是利用电压在电路中引起的电流流动，通过万用表内部的电流计或电压测量芯片，将电压转换成相应的电流信号，再通过放大、滤波等处理，最终显示在万用表的数字显示屏上。
2. 电流测量原理：万用表测量电流是通过在电路中接入万用表，使电流通过万用表内部的电阻，根据欧姆定律计算出电流大小。
在模式切换到电流测量模式时，万用表内部的开关会将电路中的电阻切换到电流测量电路中，通过测量电阻两端的电压来计算出电流大小，并显示在数字显示屏上。
3. 电阻测量原理：万用表测量电阻是基于克劳修斯定律和欧姆定律的原理。
在电阻测量模式下，万用表通过在电路中接入待测电阻，利用内部的恒流源产生恒定电流，测量电压，并根据欧姆定律计算出电阻值。
通常情况下，万用表内部的电流较小，以避免对待测电阻产生太大的影响。
总的来说，万用表利用电信号转换、放大、滤波等电路，通过测量电流、电压和电阻的变化来得到相应物理量的数值，并通过数字显示屏显示出来。
同时，万用表内部的开关和测量电路的切换，根据不同的测量模式选择合适的测量电路，以确保准确测量不同物理量。
数字万用表PPT课件
•介绍
•数字万用表亦称数字多用表，简称 DMM(Digtial Multimeter)。它是采用数字化测 量技术，把连续的模拟量转化成不连续、离散的 数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式万用 表功能单一精度低，不能满足数字化时代的需要， 采用单片的数字万用表精度高、抗干扰能力强， 可扩展性强、集成方便，目前，由各种单片机芯 片构成的数字万用表，已被广泛用于电子及电工 测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化 测试领域，显示着强大的生命力。
•14
• 与指针式万用表相比较，数字万•特用性 表有如下优良特性： • (1) 高准确度和高分辨力 • (2) 测电压时具有高的输入阻抗 • (3) 测量速率快 • (4) 自动判别极性 • (5) 全部测量实现数字直读 • (6) 自动调零 • (7) 抗过载能力强 • 当然，数字万用表也有一些弱点，如： • (1) 测量时不像指针式仪表那样能清楚直观地观察到指 针偏转的过程，在观察充放电等过程时不够方便。 • (2) 数字万用表的量程转换开关通常与电路板是一体的， 触点容量小，耐压不很高，有的机械强度不够高，寿命不 够长，导致用旧以后换档不可靠。
•18
•19
•二、数字万用表的组成
是由数字电压表配上相应的功能转换电路构 成的，数字电压表通常使用一块集成电路芯 片,它将A/D转换器与能够直接驱动显示器的 显示逻辑控制器集成在一起，在其周围配上 相关的电阻器、电容器和显示器,组成数字万 用表表头。它只测量直流电压，其它参数必 须转换成和其自身大小成一定比例关系的直 流电压后才能被测量。 •其基本组成如下图1所示
• (3) 一般万用表的V/Ω档公用一个表笔插孔，而A档单 独用一个插孔。使用时应注意根据被测量调换插孔，否则
可能造成测量错误•15 或仪表损坏。
数字万用表原理 ppt课件
Uin-
V+——COM之间电压 U = 3V
3-0.5 I = 2.5k =1mA UREF=1K·1mA=1V
UIN
N2
=
UREF
N1
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⑹ 三极管放大倍数测量
Ic=βIb
<200mV直流电压
A/D转换
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测量R时，UREF不一定为100mV
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（2）LCD显示器
a .七段显示
b .采用几十赫兹(50Hz)的交流电压驱动
某一笔段
若某一笔段电压与BP
电压相位差1800该笔
段显示；若同相，该 背电极（BP极） 笔段不显示
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BP： 某一笔段：
BP： 某一笔段：
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Ud=0.45UX
UIN C4
UREF+
UREFUIN+
UIN-
Ud 452K
=
UIN
1K
UIN = Ud 452K
= 0.45UX 452K
100×0.45 =
452K
≈100mV
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（3）直流电流转换电路（I→〈200mV电压）
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以200mA档为例
DC200mA
0.99Ω Ux
该笔段 不显示
该笔段 显示
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4）参数转换电路
测量依据
UIN
N2
* UREF
N1
UREF+ UREF-
UIN+ UIN-
36 35
数字万用表的工作原理
数字万用表的工作原理
数字万用表是一种用来测量电压、电流和电阻的便携式电子测量仪器。
它由一个数字显示屏、选择旋钮、连接线和测量槽组成。
数字万用表的工作原理主要包括以下几个方面：
1. 电压测量：当数字万用表用于测量电压时，用户需要将电压源与数字万用表的正负极进行连接。
数字万用表内部的测量电路会将电压转换为相应的电压信号，并利用模数转换器将信号转换为数字形式。
最后，数字信号被送至显示屏上，以显示电压的数值。
2. 电流测量：当要测量电流时，数字万用表需要通过选择旋钮将测量模式选择为电流模式，并将连接线依次连接到电流源、数字万用表和电阻槽。
此时，数字万用表内部的测量电路会将电流信号放大，然后通过模数转换器将其转换为数字形式，最终在显示屏上显示出电流的数值。
3. 电阻测量：在电阻测量中，用户需要选择旋钮将测量模式选择为电阻模式，并将被测电阻连接到数字万用表的电阻槽。
数字万用表会在测量中施加一个已知的电压，并根据测量电阻和施加电压的比例关系计算出电阻值，并在显示屏上显示出电阻的数值。
总的来说，数字万用表通过测量电压、电流和电阻的数值，并将其转换为数字信号进行处理和显示。
其工作原理主要依靠内
部的测量电路和模数转换器，使得用户可以方便地进行电性能参数的测量和检测。
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数字万用表姓名：XXX 学号：XXXXXX 专业：08电子信息工程X班数字万用表DMM(Dital MultiMeter)采用大规模集成电路和液晶数字显示技术，具有结构简单、测量精度高、输入阻抗高、显示直观、过载能力强、功能全、耗电省、自动量程转换等优点，许多数字万用表还带有测电容、频率、温度等功能。
本课题的主要内容是理解DT-830型数字万用表的基本结构和原理，通过数字万用表的组装与调试，培养电子产品安装测试技能。
万用表的概述数字万用表是采用集成电路模/数转换器和液晶显示器，将被测量的数值直接以数字形式显示出来的一种电子测量仪表。
1.数字万用表的组成数字万用表是在直流数字电压表的基础上扩展而成的。
为了能测量交流电压、电流、电阻、电容、二极管正向压降、晶体管放大系数等电量，必须增加相应的转换器，将被测电量转换成直流电压信号，再由A/D转换器转换成数字量，并以数字形式显示出来。
它由功能转换器、A/D转换器、LCD显示器、电源和功能/量程转换开关等构成。
常用的数字万用表显示数字位数有三位半、四位半和五位半之分。
对应的数字显示最大值分别为1999，19999和199999，并由此构成不同型号的数字万用表。
2.数字万用表的面板(1)液晶显示器:显示位数为四位，最大显示数为±1999，若超过此数值，则显示1或-1。
(2)量程开关:用来转换测量种类和量程。
(3)电源开关:开关拨至"ON"时，表内电源接通，可以正常工作；"OFF"时则关闭电源。
(4)输入插座:黑表笔始终插在"COM"孔内。
红表笔可以根据测量种类和测量范围分别插入"V·Ω "、"mA"、"10A"插孔中。
1模数转换与数字显示电路常见的物理量都是幅值连续变化的所谓模拟量。
指针式仪表可以直接对模拟电压、电流进行显示，而对数字式仪表，需要把模拟电信号转换成数字信号,再进行显示和处理。
数字信号与模拟信号不同，其幅值是不连续的。
就是说数字信号的大小只能是某些分立的数值。
若最小量化单位为Δ，则数字信号的大小一定是Δ的整数倍，该整数可以用二进制数码表示，但为了能直观地读出信号大小的数值，需经过数码变换后由数码管或液晶屏显示出来。
例如，设Δ＝0.1mV ，把被测电压U 与Δ比较，看U 是Δ的多少倍，并把结果四舍五入取为整数N 。
然后，把N 变换成显示码显示出来。
能准确得到并被显示出来的N 是有限的，一般情况下，N ≥1000即可满足测量精度要求。
所以，最常见的数字表头的最大示数为1999，被称为三位半数字表。
对上述情况，把小数点定在最末位之前，显示出来的就是以mV 为单位的被测电压U 的大小。
如：U 是Δ（0.1mV ）的1234倍，即N=1234，显示结果为123.4（mV ）。
这样的数字表头，再加上电压极性判别显示电路，就可以测量显示－199.9～199.9mV 的电压，显示精度为0.1mV 。
由上可见，数字测量仪表的核心是模/数转换、译码显示电路。
A/D 转换一般又可分为量化、编码两个步骤。
A/D 转换及数字显示已是很成熟的电子技术，且已经制成大规模集成电路。
2直流电压测量电路在数字电压表头前面加一级分压电路，可以扩展直流电压测量的量程。
如图2-1所示，U 0为数字电压表头的量程（如200mV ），r 为其内阻（如10M Ω），r 1、r 2为分压电阻，U i0为扩展后的量程。
由于r >> r 2，所以分压比为21200r r r U U i +=（2-1） 扩展后的量程为02210U r r r U i += （2-2）０～U i0图 2-1分压电路原理 图 2-2多量程分压器原理多量程分压器原理电路见图2-2，53直流电流测量电路测量电流的原理是：根据欧姆定律，用合适的取样电阻把待测电流转换为相应的电压，再进行测量。
如图2-3，由于r>>R ，取样电阻R 上的电压降为U i =RI i ， 即被测电流I i =U i /R ,若数字表头的电压量程为U 0，欲使电流档量程为I 0，则该档的取样电阻为R =U 0/I 0 。
如U 0=200mV ，则I 0=200mA 档的分流电阻为R =1Ω。
图2-3电流测量原理 图2-4多量程分流器电路多量程分流器原理电路见图2-4。
实际数字万用表的直流电流档电路为图2-5所示。
U iI i图2-5中各档分流电阻的阻值是这样计算的： 先计算最大电流档的分流电阻R 5，)(1.022.0505Ω===m I U R （2-3）再计算下一档的4R ，)(9.01.02.02.05404Ω=-=-=R I U R m （2-4） 依次可计算出R 3、R 2和R 1 分别为9Ω、90Ω、900Ω。
图中的FUSE 是2A 保险丝管，电流过大时会快速熔断，起过流保护作用。
两只反向连接且与分流电阻并联的二极管D 1、D 2为塑封硅整流二极管，它们起双向限幅过压保护作用。
正常测量时，输入电压小于硅二极管的正向导通压降，二极管截止，对测量毫无影响。
一旦输入电压大于0.7V ，二极管立即导通，两端电压被限制住，保护仪表不被损坏。
用2A 档测量时，若发现电流大于1A 时，应不使测量时间超过20秒，以避免大电流引起的较高温升影响测量精度甚至损坏仪表。
4交流电压、电流测量电路数字万用表中交流电压、电流测量电路是在直流电压、电流测量电路的基础上，在分压器或分流器之后加入了一级交流-直流变换器，图2-6为其原理简图。
该AC-DC 变换器主要由集成运算放大器、整流二极管、RC 滤波器等组成，还包含一个能调整输出电压高低的电位器，用来对交流电压档进行校准之用。
调整该电位器可使数字表头的显示值等于被测交流电压的有效值。
同直流电压档类似，出于对耐压、安全方面的考虑，交流电压最高档的量限通常限定为750V 。
数字万用表交流电压、电流档适用的频率范围通常为40~400Hz ，有些型号的交流档测量频率可达1000Hz 。
交流电直流电图2-6 AC-DC 变换器原理5电阻测量电路数字万用表中的电阻档采用的是比例测量法，其原理电路见图2-7。
稳压管Z D 提供测量基准电压，流过标准电阻R 0和被测电阻R x 的电流基本相等。
所以A/D 转换器的参考电压U REF 和输入电压U IN 有如下关系：X0IN REFR R U U = (2-5)即 0REFINX R U U R =(2-6) 根据所用A/D 转换器的特性可知，数字表显示的是U IN 与U REF 的比值，当U IN＝U REF 时显示“1000”，U IN ＝0.5U REF 时显示“500”，以此类推。
所以，当R x ＝R 0时，表头将显示“1000”，当R x ＝0.5R 0时显示“500”，这称为比例读数特性。
因此，我们只要选取不同的标准电阻并适当地对小数点进行定位，就能得到不同的电阻测量档。
如对200Ω档，取R 01=100Ω，小数点定在千位上。
当R x 变化时，显示值相应变化，可以从0.001k Ω测到1.999k Ω。
数字万用表多量程电阻档电路见图2-8。
由上分析可知，Z D 图2-7电阻测量R 1＝R 01=100ΩR 2＝R 02－R 01＝1000－100＝900Ω R 3＝R 03－R 02＝10k －1k ＝9k ……图2-8中由正温度系数热敏电阻R t 与晶体管T 组成了过压保护电路，以防误用电阻档去测高电压时损坏集成电路。
当误测高电压时，晶体管T 发射极将击穿从而限制了输入电压的升高。
同时R t 随着电流的增加而发热，其阻值迅速增大，从而限制了电流的增加，使T 的击穿电流不超过允许范围。
即T 只是处于软击穿状态，不会损坏，一旦解除误操作，R t 和T 都能恢复正常。
DT830B 型数字万用表的设计原理1 DT830B 型数字万用表的特点主电路采用典型数字表集成电路ICL7106，性能稳定可靠技术成熟。
且具有精度高、输入电阻大、读数直观、功能齐全、体积小巧等优点。
采用单板结构，集成电路ICL7106采用COB 封装。
结构合理,只要有一般电子装配技术即可成功组装。
2 DT830B 型数字万用表的设计与制作2.1数字万用表总体框图数字万用表是在直流数字电压表的基础上配上各种变换器所构成的。
数字万用表原理框图如图3-1所示，它由量程选择电路、各种变换器(R-V 转换、I-V 转换、--V V ~转换）及直流数字电压表所包含的各个环节（A/D 转换、显示逻辑、显示电路）组成。
图3-1 数字万用表原理框图图3-2直流数字电压表的构成2.2数字万用表的电路原理图参见附录。
2.3双积分A/D 转换器集成电路ICL7106及附属电路如图3-3所示。
图3-3 ICL7106及附属电路芯片ICL7106每个转换周期规定由4000个计数脉冲周期组成，这4000个计数脉冲的分配如下：①1000个计数脉冲周期用于输入信号；②0-2000个计数脉A/D 转换器译码 显示器计数 器 控制器模拟量数字量冲周期用于基准电压积分；③1000到的，自动校零的时间也是可变的，须等上一次反向积分结束后才能开始。
R 31、C 10组成输入端阻容滤波电路，以提高仪表抗干扰能力。
R 28、C 1与7106内部的两个反相器共同作用，产生约40kHz 的时钟脉冲信号，该信号经四分频后，形成10kHz 的计数脉冲，再经过200分频得到5OHz 的方波，并从背电极BP 作为液晶显示器的公共电极电压，时钟振荡频率可按f 0≈1/2.2R 28C 计算。
仪表的测量速率可按MR=f 0/16000计算，可算得f ≈40kHz ，MR=2.5次/s 。
C 9为基准电容。
C 11为自动调零电容。
R 32、C 12分别为积分电阻和积分电容。
ICL7106的模拟公共端与面板上的表笔插孔COM 连通，V ＋与COM 之间有2.7～2.9V 的稳压输出。
基准电压由R 18、R 19、R P 3、R 20和R 48组成的分压器供给。
调整R P 3可使V REF =100.0mV 设7106内部的基准电压E O =2.8V ，则当R P 3的滑动触头调到最下端时，有：3000个计数脉冲周期用于自动校零。
采样时间T 1是固定不变的，但比较时间即反向积分时间T 2是随输入电压V i 的大小而改变。
mV E R R RP R R R R V b 5.91)()(0482********20=++=（3-1）当R P 3的滑动触头调到最上端时，mV E R R RP R R R R RP V b 3.107)()()(048203191848203=+++=（3-2）所以，R P 3的电压调整范围是95.1～107.3mV ，从中可调出V REF =100.0mV 。