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[教学设计]数字万用表原理 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为数字电压表头的量程(如200mV)，r为其内阻(如10MΩ)，r、01r为分压电阻，U为扩展后的量程。 2i0 由于r r，所以分压比为 2 Ur02, (2-1)Ur，ri012 扩展后的量程为 r，r12UU, (2-2)i00r2 ,,U i010M 2000V r1200V 1M IN+ 99k 20V ,,U0数字电压表 9k 2V 数字电压表 r ,IN, 200mV 1k r U i 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2-2，5 3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，取样电阻上的电压降为RRU=RI，ii 即被测电流I=U/R,若数字表头的电压量程为U，欲使电流档量程为I，则该档ii00的取样电阻为R=U/I。如U=200mV，则I=200mA档的分流电阻为R=1Ω。00 00 Ii U iI i1k 200μA U IN+ i IN+ 100 2mA 20mA 10 R 数字电压表 数字电压表 200mA 1 IN, 2A 0.1 IN, 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。 Ii200μA R 1900 U i FUSE FUSE 2mA R 290 IN+ FUSE 20mA 数 字 电压表 9 R3IN,