数字式万用电表的使用

电子仪器的选择与应用（二）：数字万用电表

万用电表的用途

您手中还有指针式的三用电表吗?如果有的话请继续爱护它，反之，如果您刚好需要万用电表去做基本的测量或是要求更高的精度时，我们强烈建议你直接就购买数字万用电表，因为这样做只有好处，并且可以让你减少遗憾，看完本文您就知道其中的原因了。

万用电表最大的优点就是携带方便，随时可做基本电压、电流及电阻值的测量。

万用电表的测量原理及使用

在大多数的场合中，我们都是用万用电表去测量电路板上的交直流电压轴(Volt)、交直流电流(Amp)及欧姆挡(0hm)等等，当测量电压时，我们必须把两条测试线接在标示V与GND(地端)，让电表形成一个高阻抗的输入端，以便读取测试点两端的电压差，该信号先经过自动换挡(Auto-Range)线路处理后，转成一个小于2V的DC直流成分值，再经过电表内部的AD取样并转换后，才把数值显示到LCD幕上。数字电表内的AD转换器决定该表的显示精确度，数字电表若标示有三位半的精度，代表可以的范围为0000～1999，千位数只可以有0与1的变化，其他位数则可由O～9变化。为什么会有这种安排呢?这是因为内部AD转换电路只能有2000个转换值关系，不过，较新型的数字电表可以显示到3999或是更多的位数，这代表其AD的转换精度更高了。

测量交流电压时，电表还必须先将交流信号处理成直流信号，才能进行度量及显示，如果你的数字电表表示“true RMS”等字样时，代表该电表可以测量交直流信号的实际有效值来，反之就只能显示平均值而已。测量交直流电流时，就必须改变测试线的输入位N7，一般的掌上型的数字电表都提供高低电流挡两组输入点。此时的电表本身被视为一个小电阻串联在电路当中，如果该电阻值是已知的，再测得该小电阻两端的电压时，就可以换算出其通过的电流值来。如果你的测试线是安排成电流测量模式，可是却误当成电压测量时，会有什么结果?比如说碰到+12V的电源端，假设电表内部的串联电阻只有0.1欧姆而已，则接触的瞬间将有高达120A电流通过，这么大的电流有可能使测试线着火以及电表损坏的可能，所以电流挡位上都会加上保护用的保险丝，以便在千钧一发的瞬间保护操作者及数字电表。

当要做电阻值测量时，数字电表的操作就跟指针式电表完全不同了，它会先产生一个精密的电流源，由测试线的正端送出，经过待测电阻后流回GND点，电表同时监视输出入点的电压，即可由R=V／I的公式中得到实际的电阻值。相同的原则之下，我们不可以在电阻挡下，去做电压的测量，如果你量的电压值过高时，一定会损坏电表内部的电流源，这可能导致电阻档的永远损坏或是误差过大。至于电路导通的测试和电阻测量方法类似，电表只要判定电阻值小于5(或更小的值)欧姆时，就驱动内部的蜂鸣器草作，以发出导通的音响声。

数字电表当然还有其他增添的功能，不过应该都是上述电压电流及电阻测量原理的延伸，例如记录最大及最小值、记录变化量或是换算频率(需要添加F->V电路才可以)。选购数字电表时除了要留意其主要的功能外，还要注意以下几点：

（1）尽量选择有Auto-range的数字电表，避免电表因挡位错误而损坏

（2）参考厂商的型号，留意各个挡位的精确度，因为相同的价格下你可能买到精度差一倍的掌上型数字电表

（3）厂商所提供的保修期，一般是一年保修，有些则提供长达三年的保修。

万用电表的新发展

其实，由几家世界级电表大厂的动作就可以看出电表的趋势：朝所谓的SCRPE-MERTER 方向发展，亦即融入了示波器的技术，让电表的显示不仅仅是测试点的数值显示，同时也加上了该测试点的正确波形，以便让使用者能马上辨认出该点的信号是否正确。在日渐增多的数字电路中，这种需求是越来越多的。例如：我们用数字电表在一个测试点上得到一个2V 左右的直流电压值，到底这个值是否是正确的呢?较有经验的人会再用逻辑笔(LOGIC PROBE)再CHECK一下，如果发现是一连串的PLUSE时，那么用数字电表得到的直流值就有可能不是我们所要的值了，所以为了确认信号的类型，只好再找来示波器做进一步的测量，这会使我们度量信号的时间无形中增加了许多。因此，新的趋势就是把信号的测量值与波形同时显现出来，让使用者立即查看值与波形。此时同时展示值与波形的显示屏就要大一些，通常是采用液晶LCD显示。如果该电表可处理波形后，还可以显示该波形的特性值：频率、周期和高低比(Duty Cycle)等等。此时的二合一仪器已逐渐跳脱原先万用电表的应用范围了，所以其价格都超过万元以上，不过我们认为：随着使用人口的增加，这类设备的价格应该还会再下降才对。

万用电表使用十戒：

（1）经常使用才能维持测量工具的正常。

（2）选用高质量的电池。

（3）分清楚测量的挡位。

（4）尽量选用自动换挡(auto-range)。

（5）避免电表受潮或掉落。

（6）测量AC交流电压时要避免触电。

（7）测量电流的接线绝对不能用来测量电压挡。

（8）不要调整电表内的任何元件。

（9）熟读使用说明书及测试重点提示。

（10）使用完毕后记得关闭。

我的电表使用经验

除了示波器以外，我个人最常用的测试工具就属万用电表了，大学时代参加过两次山地服务队，都是到宜兰县的四季村及南湖村维修各种电器音响用品，当时的主要工具就是指针式的万用电表和电烙铁了，只要有这几个工具就可以进行基本的维修与调整。学生时代帮人装音响的阶段，都是使用价格不超过千元的指针式万用电表，那时尚未有厂商开发数字式的万用电表，而且其他厂商的万用电表又是贵的很，学生的身份根本无法沾到边，心中最理想的电表品牌就是日制的SANWA，岛内有许多指针式万用电表的制造商都是以SANWA品牌为模仿的对象。自军中退伍进入社会后，我就开始改用数字式万用电表了，第一次买的数字电表是美国FLUKE F73，这个电表可以测量交直流电压和电流，以及电阻欧姆与二极管顺向电压等等，当初购买的理由就是打算用来调整AD转换器的V ref(电压参考源)，唯有用数字的方式才能调到我们所要求的mV误差等级。

工作数年之后，我才发现FLUKE不仅是数字式万用电表的专业制造商，还是校验器材的设计制造厂，所以，在工作及实验桌上我们经常使用FLUKE更精密的五位半数字电表F8840作仪器的调整及AD／DA值的确认。我个人第二台数字式万用电表则是FLUKE的F87，它除了可做一般的电压电流及电阻值测量外，还可以测量电容值及信号的频率(199Hz～199kHz).