数字万用表原理及装配.ppt

ZX830B数字万用表数字万用表东北林业大学信息与计算机工程学院电子信息工程系讲座座内内容容 万用表万用表万用表万用表发发展展展展 1 1 基本概念及原理 2 ZX830B功能与原理 3 ZX830B安装及调试 4万用表基础万用表基础o指针式万用表功能指针式万用表功能n基本电物理量测量：基本电物理量测量：电压电压/电流电流/电阻，俗电阻，俗称三用表称三用表n指针式万用表小巧结指针式万用表小巧结实，经济耐用，灵敏实，经济耐用，灵敏度高，但读数精度差度高，但读数精度差 模拟万用表原理模拟万用表原理利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头。利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头。当微小电流通过表头，就会有电流指示。但在表头不当微小电流通过表头，就会有电流指示。但在表头不能通过大电流，所以，必须上并联与串联一些电阻进能通过大电流，所以，必须上并联与串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻。行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻。数字万用表数字万用表o数字式万用表数字式万用表n1.准确度高准确度高n2.分辨力高（模拟式万用分辨力高（模拟式万用表的灵敏度）表的灵敏度）n3.输入阻抗高输入阻抗高n4.过载能力强过载能力强n5.功耗低（功耗低（16mW）n6.抗干扰能力强抗干扰能力强高精度数字万用表高精度数字万用表o非常高的精度和准确非常高的精度和准确度，达到位半或度，达到位半或位半位半o更多的测量功能更多的测量功能o高速高精度的数据采高速高精度的数据采集集o集成各种通信接口集成各种通信接口RIGOL DM3000 高精度数字万用表讲座座内内容容 万用表发展 1 基本基本基本基本概概概概念及原理念及原理念及原理念及原理 2 2 ZX830B功能与原理 3 ZX830B安装及调试 4 数字万用表的基本原理数字万用表的基本原理数字万用表工作原理框图功能选择I-V 转换AC-DC 转换-V 转换量程选择A/D转换器逻辑电路显示器电源直流数字电压表（基本表）输入电路的基本概念电路的基本概念 o电流电流I：电荷的定向移动叫做电流。：电荷的定向移动叫做电流。o电压电压U：电荷之所以能够流动，是因为有电位：电荷之所以能够流动，是因为有电位差。电位差也就是电压差。电位差也就是电压。o电阻电阻R：电路中对电流通过有阻碍作用并且造：电路中对电流通过有阻碍作用并且造成能量消耗的部分叫做电阻。成能量消耗的部分叫做电阻。o周期周期T：交流电完成一次完整的变化所需要的时：交流电完成一次完整的变化所需要的时间叫做周期。间叫做周期。o频率频率f：交流电在：交流电在1s内完成周期性变化的次数内完成周期性变化的次数叫做频率。叫做频率。欧姆定律欧姆定律o导体中的电流导体中的电流I和导体两端的电压和导体两端的电压U成正比，和成正比，和导体的电阻导体的电阻R成反比，即成反比，即I=U/R这个规律叫做欧姆定律。如果知道电压、电流、这个规律叫做欧姆定律。如果知道电压、电流、电阻三个量中的两个，就可以根据欧姆定律求电阻三个量中的两个，就可以根据欧姆定律求出第三个量。出第三个量。有效值有效值o定义：若某一交流电与另一直流电在相同时间内定义：若某一交流电与另一直流电在相同时间内通过同一电阻产生相等的热量，则这一直流电的通过同一电阻产生相等的热量，则这一直流电的电压、电流的数值分别是该交流电的电压、电流电压、电流的数值分别是该交流电的电压、电流的有效值。的有效值。o任何周期量的任何周期量的有效值有效值,定义为它的定义为它的均方根值均方根值测量直流电压原理测量直流电压原理o原理图原理图n大的量程时采用分压测量，小的量程时采用放大电大的量程时采用分压测量，小的量程时采用放大电路路DCV2V AMPA/DDSPDCV(2V)R1R2测量直流电流原理测量直流电流原理o运用欧姆定率：运用欧姆定率：I=U/Ro电流通过电阻，在电阻上产生压降，此时可以电流通过电阻，在电阻上产生压降，此时可以通过测量此时的直流电压，换算后就可以得到通过测量此时的直流电压，换算后就可以得到支流电流值支流电流值DCIRDCV交流测量交流测量真有效值测量真有效值测量o真有效值交流真有效值交流/直流转换芯片直流转换芯片 计算复杂输入信号的有效值并且给出一个与之计算复杂输入信号的有效值并且给出一个与之等效的直流输出电平等效的直流输出电平 A/DDSPRMSACVDCV电阻测量电阻测量比例法测量电阻比例法测量电阻o利用一个内部电压源加在一个己知电阻值的系列电阻和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的比值为阻值比。阻上的电压的比值为阻值比。VxLoHiRDUTRwireRwirev二极管测试二极管测试o半导体二极管（以下简称二极管）是内部具有一个半导体二极管（以下简称二极管）是内部具有一个PN结，外部具有两个电极的一种半导体器件结，外部具有两个电极的一种半导体器件o二极管有多种类型，按制作的材料不同，分为二极管有多种类型，按制作的材料不同，分为锗二极管和硅二极管锗二极管和硅二极管 对二极管进行检测对二极管进行检测o主要是鉴别它的正、负极性主要是鉴别它的正、负极性o二极管管型二极管管型n硅二极管的一般正向压降一般为硅二极管的一般正向压降一般为0.60.7Vn锗二极管的正向压降为锗二极管的正向压降为0.10.3VIVxLoHivI电容测试电容测试o用冲放电的方法测量电容的大小，根据充电时用冲放电的方法测量电容的大小，根据充电时间和电压变化换算出电容的大小间和电压变化换算出电容的大小HiLoC-10VADC+10V2mA 200uA 2uA 20uA 200nAUT 数字万用表常用术语数字万用表常用术语p准确度准确度 指显示数值与真实值之间的一致程度。指显示数值与真实值之间的一致程度。p分辨力分辨力 最低量程上末位最低量程上末位1个字所对应的数值称为分辨力，它反映个字所对应的数值称为分辨力，它反映出仪表灵敏度的高低。分辨力随显示位数的增加而提高。出仪表灵敏度的高低。分辨力随显示位数的增加而提高。p分辨率分辨率 仪表所能显示的最小数字（零除外），与最大数字之比，仪表所能显示的最小数字（零除外），与最大数字之比，通常用百分数表示。通常用百分数表示。p显示位数显示位数 数字万用表的显示位数通常为数字万用表的显示位数通常为38位位 整数位表示能显示从整数位表示能显示从0-9中所有数字的位中所有数字的位;分数位的分分数位的分子表示最大显示值中的最高位子表示最大显示值中的最高位;分母表示满量程时最高位数分母表示满量程时最高位数字。字。输入阻抗输入阻抗o阻抗是电路或设备对交流电流的阻力，输入阻阻抗是电路或设备对交流电流的阻力，输入阻抗是在入口处测得的阻抗抗是在入口处测得的阻抗 o对于直流对于直流DMM，输入阻抗用输入电阻表示，一般在，输入阻抗用输入电阻表示，一般在10M1000M之间。之间。输入阻抗输入阻抗o输入阻抗越大，对被测系统的影响就越小，测输入阻抗越大，对被测系统的影响就越小，测量的结果就越准确量的结果就越准确VLoHiv被测系统被测系统万用表万用表输入阻抗输入阻抗50讲座座内内容容 万用表发展 1 基本概念及原理 2 ZX830BZX830B功能功能功能功能与与与与原理原理原理原理 3 3 ZX830B安装及调试 4 ZX830B工作原理工作原理 仪仪表表的的核核心心是是一一片片大大规规模模集集成成电电路路，该该芯芯片片(7106)内内部部包包含含双双积积分分A/D转转换换器器，显显示示锁锁存存器器，七段译码器和显示驱动器。七段译码器和显示驱动器。ICL7106型型3位位A/D转换器转换器 A/D A/D转换器的功能是将模拟量转换成数字量，是数字式电压表的核心。转换器的功能是将模拟量转换成数字量，是数字式电压表的核心。1、ICL7106的主要特点的主要特点o采用单电源供电，电压范围采用单电源供电，电压范围715V。o直接驱动直接驱动31/2位位LCD显示器。显示器。o低功耗。低功耗。o输入阻抗极高，典型值是输入阻抗极高，典型值是10M，对输入信号无衰减作用。，对输入信号无衰减作用。o外围电路简单，整机组装方便。外围电路简单，整机组装方便。o内设时钟电路，可采用频率稳定度很高的石英晶体震荡器内设时钟电路，可采用频率稳定度很高的石英晶体震荡器o能通过内部模拟开关自动调零。能通过内部模拟开关自动调零。2.ICL7106管脚图管脚图 3.ICL7106的工作原理的工作原理 双积分式双积分式A/D转换器转换器3.ICL7106的工作原理的工作原理 3.ICL7106的外围电路的外围电路二、二、DT830B数字万用表测量范围数字万用表测量范围（1 1）直流电压分为五档）直流电压分为五档）直流电压分为五档）直流电压分为五档:200mV,2V,20V,200V,1000V 200mV,2V,20V,200V,1000V。（2 2）交流电压分为两档）交流电压分为两档）交流电压分为两档）交流电压分为两档:200V,750V 200V,750V。（3 3）直流电流分为五档）直流电流分为五档）直流电流分为五档）直流电流分为五档:200 200 V,2 mA,20mA,200mA,10AV,2 mA,20mA,200mA,10A。（4 4）电阻分为五档）电阻分为五档）电阻分为五档）电阻分为五档:200 200 ,2k,2k ,20k ,20k ,200k,200k ,2M,2M 三、电路原理三、电路原理A/D转换电路；小数点及低电压指示电路；直流电压测量电路；直流电流测量电路；交流电压测量电路；电阻测量电路;晶体管hFE测量电路;二极管测量电路。A/D转换电路转换电路A/D转换电路转换电路A/D转换器：转换器：IC（7106）；）；时钟振荡器阻容元件时钟振荡器阻容元件:R13，C1;积分电阻积分电阻:R12;积分电容积分电容:C5；自动调零电容自动调零电容:C4;基准电容：基准电容：C2;基准电压源分压器：基准电压源分压器：R17，R18，R14，RP (调整用，使调整用，使VREF100.0mV）模拟输入端高频滤波器模拟输入端高频滤波器:R15，C3;限流电阻限流电阻:R16。直流电压测量电路直流电压测量电路 采用电阻分压器把基本量程为200mV的直流电压表扩展为多量程的直流电压表。RAB=1M各档满量程时输出电压V0：200mV档：V0=(RAB/RAB)200mV=200mV2V档：V0=(100K/RAB)2V=(100K/1M)2V=200mV20V档：V0=(10K/1M)20V=200mV20V档：V0=(1K/1M)200V=200mV1000 V档：V0=(100/1M)1000V=100mV实际上最大测量电压为2000V.直直流流电电压压测测量量电电路路分分压压器器:R1,R2,R3,R4,R5,R6(误误差为差为0.5%的金属膜电阻的金属膜电阻)电电阻阻RlR6为为精精密密电电阻阻，又又可可作作电电阻阻档档的的标标准准电电阻阻900k电电 阻阻 由由 两两 只只 电电 阻阻 串串 联联 R1(548K)+R2(352K)直流电流测量电路直流电流测量电路直流电流测量电路分流器直流电流测量电路分流器:R5、R6、R7、R8、RW:R8(误差为误差为0.5%的金的金属膜电阻属膜电阻);RW(1.6X62mm锰铜丝锰铜丝):熔丝管熔丝管:F U(0.2A/250V，5X20mm)；R6带来误差带来误差(理想理想90)。交流电压测量电路交流电压测量电路o交流电压测量电路半波整流二极管交流电压测量电路半波整流二极管:D (IN4007，1A/1000V);o分压器分压器:R2-R6(说明：为简化电路，说明：为简化电路，Acv档的档的AC/DC转换器中未加滤波电容，因此输出为转换器中未加滤波电容，因此输出为脉动直流电压，只能借助于脉动直流电压，只能借助于A/D转换器的正向转换器的正向积分过程取其平均值电压积分过程取其平均值电压V0);o450K电阻由电阻由R2，R3，R4串联构成串联构成;电阻测量电路电阻测量电路 电阻测量电路标准电阻电阻测量电路标准电阻:Rl-R6;测试电压分压器测试电压分压器:E0(+2.8V)，D(VF=0.6V)、降低测试电压，减小测试电流降低测试电压，减小测试电流;保保护护电电路路:R19，J E9014（利利用用PN结结反反向向击击穿穿)软软击穿击穿;限流保护电阻限流保护电阻:R15，R16比例法测电阻：比例法测电阻：晶体管晶体管hFE测量电路测量电路晶体管晶体管hFE测量电路测量电路8芯芯hFE插口；插口；基极偏置电阻基极偏置电阻R21（NPN档），档），R20（PNP档）。档）。取样电阻：取样电阻：R7NPN测量电路测量电路 PNP测量电路测量电路 二极管测量电路二极管测量电路o二极管测试电路测试电压供给电路二极管测试电路测试电压供给电路:oE0(+2.8V)，R17，R19(PTC);o分压器分压器:R5、R6;o保护电路保护电路:R19.小数点及低电压指示电路小数点及低电压指示电路o小数点及低电压指示电路晶体管小数点及低电压指示电路晶体管:T(JE9014);o电阻电阻:R9-R11;o量程开关量程开关:S;o液晶显示器液晶显示器:JH220讲座座内内容容 万用表发展 1 基本概念及原理 2 ZX830BZX830B功能功能功能功能与与与与原理原理原理原理 3 3 ZX830BZX830B安装及安装及安装及安装及调试调试 4 4一、万用表的安装一、万用表的安装o(1)检查及清洁装配所用工具，烙铁需接地良好，不能检查及清洁装配所用工具，烙铁需接地良好，不能有漏电，否则可能损坏有漏电，否则可能损坏lC，剪元件脚所用的斜日钳须良，剪元件脚所用的斜日钳须良好，否则将损坏线路板。好，否则将损坏线路板。o(2)熟悉线路板上元件图标的位置、规格。熟悉线路板上元件图标的位置、规格。o(3)注意配套清单中备注栏中的详细说明，特别是高精注意配套清单中备注栏中的详细说明，特别是高精度电阻与普精电阻的代号，在安装时不得混装，否则会度电阻与普精电阻的代号，在安装时不得混装，否则会出现精度超差现象。出现精度超差现象。o(4)安装三极管座时，先将三极管座的安装方向确定好，安装三极管座时，先将三极管座的安装方向确定好，然后插入线路板中，连同线路板放入壳体中，确定三级然后插入线路板中，连同线路板放入壳体中，确定三级管座的高度管座的高度(三极管座面与机壳面水平三极管座面与机壳面水平)，先焊上一只脚，先焊上一只脚使其固定，最后全部焊上即可。使其固定，最后全部焊上即可。o(5)在安装电位器在安装电位器VR1和安装三极管时，每个和安装三极管时，每个焊点焊接时间不得过长焊点焊接时间不得过长(不超过一分钟不超过一分钟)，否则，否则可能损坏元件。可能损坏元件。o(6)安装锰铜丝时，注意锰铜丝的高度，太高或安装锰铜丝时，注意锰铜丝的高度，太高或太低将带来调节上的不方便。太低将带来调节上的不方便。o(7)安装二极管、三极管、电解电容及保险丝时，安装二极管、三极管、电解电容及保险丝时，注意方向不能错。注意方向不能错。o(8)输入金属插孔安装须垂直线路板，不得歪斜。输入金属插孔安装须垂直线路板，不得歪斜。o确认晶体管确认晶体管8脚测试座能够容易通过面盖上的对应孔，脚测试座能够容易通过面盖上的对应孔，如果不能，要将面盖上的孔边毛刺修整，直到容易穿过。如果不能，要将面盖上的孔边毛刺修整，直到容易穿过。不要硬推测试插座的管脚，以免损坏它。将晶体管测试不要硬推测试插座的管脚，以免损坏它。将晶体管测试座从焊接面插入线路板对应孔，确认测试座上的突头方座从焊接面插入线路板对应孔，确认测试座上的突头方向对应线路板图示。从元件面将晶体管测试座焊接在线向对应线路板图示。从元件面将晶体管测试座焊接在线路板上，然后剪去多余的脚。路板上，然后剪去多余的脚。o将电池扣的连线从焊接面穿过线路板上示意图将电池扣的连线从焊接面穿过线路板上示意图D中的两中的两个孔，将红线插入个孔，将红线插入(V+)标志孔，黑红插入标志孔，黑红插入(V-)标志孔，标志孔，然后将电池线焊接在线路板上。然后将电池线焊接在线路板上。o将两保险管座从元件面插入线路板对应孔，确认保险管将两保险管座从元件面插入线路板对应孔，确认保险管座上的档片向外，然后保险管座焊接在线路板上。座上的档片向外，然后保险管座焊接在线路板上。安安装装液液晶晶时时，在在面面盖盖里里边边依依次次放放入入液液晶晶片片，斑斑马马条条框框架架以以及及斑斑马马条条。参参照照示示意意图图E，确保液晶片的小突头的方向与示意图一致。确保液晶片的小突头的方向与示意图一致。打打开开装装有有白白凡凡士士林林的的塑塑料料袋袋，取取一一点点白白凡凡士士林林放放入入拨拨盘盘的的弹弹簧簧孔孔中中，然然后后将将2只只拨拨盘盘弹弹簧簧装装入入拨拨盘盘弹弹簧簧孔孔中中(参参照照示示意意图图F)。整机装配整机装配o将两只钢珠对称放入面盖内的凹痕中将两只钢珠对称放入面盖内的凹痕中(参照示意图参照示意图G)。o将六只温动接触片装在拨盘上将六只温动接触片装在拨盘上(参照示意图参照示意图G)。o放置拨盘入面盖中，注意拨盘的弹簧孔对准面盖上的钢放置拨盘入面盖中，注意拨盘的弹簧孔对准面盖上的钢珠。珠。o中心轴放入面盖中，确保八脚插座放入面盖的对应孔中，中心轴放入面盖中，确保八脚插座放入面盖的对应孔中，然后用三只然后用三只6mm螺钉紧固线路板螺钉紧固线路板(参照示意图参照示意图G)。o将将0.5A/250Vf呆险管装入保险管座中。呆险管装入保险管座中。o将功能面牌的衬底剥离，然后将功能面牌贴在面盖上。将功能面牌的衬底剥离，然后将功能面牌贴在面盖上。o将将9V电池盖在电池扣上，并置于电池仓。电池盖在电池扣上，并置于电池仓。o（1）电压测量。将红表笔插入“V”孔内，黑表笔插入“COM”孔内（下同），根据直流或交流电压合理选择量程，然后将万用表的两表笔与被测电路并接。o（2）电流测量。将红表笔插入“mA”插孔（若被测电流大于200mA，则插入“10A”孔内），合理选择量程，并将万用表串入被测电路中。o（3）电阻测量。将红表笔插入“V”孔内，合理选择量程，将两表笔并接于被测电阻两端。o（4）二极管测量。将红表笔插入“V”孔内，量程开关转至标有二极管符号的位置，为正向测量，若管子正常，则显示值应为0.50.8V（硅管）或0.250.3V（锗管）；反向测量，若管子正常，应显示“1”，若管子已损坏，将显示“0000”或其他数值。二、使用方法二、使用方法o（5）hFE的测量。根据被测管子类型（NPN或PNP）的不同，将量程开关转至“PNP或NPN”处，再将被测管的三个电极插入相应的E、B、C孔内，此时显示屏上的读数即为hFE值。o（6）电路通、断检查。将红表笔插入“V”孔内，量程开关置于标有“）”符号处，将两表笔接触被测点的两端，若表内蜂鸣器发出响声，说明电路是通的，否则为不通。将将被被测测仪仪表表的的拨拨盘盘开开关关转转到到20V档档位位，插插好好表表笔笔;用用另另一一块块已已校校准准仪仪表表做做监监测测表表，监监测测一一个个小小于于20V的的直直流流电电源源(例例如如9V电电池池)，然然后后用用该该电电源源校校准准装装配配好好的的仪仪表表，调调整整电电位位器器VR1直直到到被被校校准准表表与与监监测测表表的的读读数数相相同同(注注意意不不能能用用被被校校准准表表测测量量自自身身的的电电池池)。当当两两个个仪仪表表读读数数一一致致时时，套套件件安安装装表表就就被被校校准准了了。将将表表笔笔移移开电源，拨盘转到关机位。开电源，拨盘转到关机位。三、三、A/D转换器校准转换器校准祝大家成功祝大家成功