830数字式万用表讲义0924.docx

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830数字式万用表讲义0924

《电子装配实习》

课程讲义

——数字式万用表装配篇

南京邮电大学电子科学与工程学院

电工电子实验教学中心

2013年9月

一、DT830T数字万用表简介

DT830T数字万用表（如图一所示）是三位半液晶显示小型数字万用表。

它可以测量交流电压，直流电压，直流电流，电阻，三极管β值，电池容量、二极管导通电压和电路短接等，由一个旋转波段开关改变测量的功能和量程，共有20档，主要技术指标如表1.1所示。

本万用表最大显示值为±1999，可自动显示“0”和极性，过载时显示“1”或“-1”，电池电压过低时，显示“”标志，短路检查用蜂鸣器。

具有显示值“保持”（锁定）功能。

表1.1主要技术指标

功能

量程

显示值

满度压降或开路电压

分辨率

准确度

DCV

200mV

***.*

等效电阻=1M

0.1mV

±（0.5%读数+5）

2V

*.***

1mV

20V

**.**

10mV

200V

***.*

100mV

600V

***

1V

±（0.8%读数+5）

ACV

200V

***.*

等效电阻=452K

100mV

±（1.2%读数+10）

600V

***

1V

DCA

200μA

***.*

满度压降=200mV

0.1μA

±（1%读数+2）

2mA

*.***

1μA

±（3%读数+2）

20mA

**.**

10μA

200mA

***.*

100μA

±（1.5%读数+2）

Ω

200

***.*

开路电压=3V

0.1Ω

±（0.8%读数+3）

2K

*.***

开路电压=1.5V

1Ω

±（0.8%读数+2）

20K

**.**

10Ω

200K

***.*

100Ω

2M

*.***

1KΩ

±（1%读数+3）

BATT

1.5V

***.*

等效电阻=37Ω

>40mA，容量符合

9V

***.*

等效电阻=361Ω

>25mA，容量符合

三极管

HFE

****

IB=10μA，UCE=3V

显示范围：

0~1000

二极管

****

正向导通电压（mV）

正向电流1mA，反向电压3V

蜂鸣器

导通电阻<50Ω时机内蜂鸣器鸣叫

开路电压3V

二、DT830T数字万用表原理

DT830T数字万用表主要包括8部分:

1、A/D转换电路，2、基本测量电路和LCD显示电路，3、直流电压测量电路，4、交流电压测量电路，4、直流电流测量电路，5、电阻测量电路，6、电池容量测量电路，7、二极管测量电路，8、HFE测量电路。

各部分电路分述如下。

2.1A/D转换电路

A/D转换电路使用一片已封装在印制电路板上型号为ICL7106CM44的A/D转换集成电路，管脚排列如图2.1，各管脚功能功能如表2.1。

表2.1ICL7106CM44管脚功能表

管脚名

脚号

功能

管脚名

脚号

功能

AB4

26

千位笔划驱动

BP/GND

28

液晶背极驱动

A3

30

百位笔划驱动

POL

27

负极性符号驱动

B3

23

LB

33

低电压符号指示

C3

31

OSC1

7

振荡器外接RC端

D3

22

OSC2

6

E3

25

OSC3

4

F3

24

DEEN

1

未用

G3

29

INTEN

2

未用

A2

19

十位笔划驱动

TEST

3

显示测试端

B2

18

HOLD

5

保持控制输入端

C2

17

REFHI

44

基准电压输入端

D2

16

REFLO

43

E2

21

CREF+

42

基准电容连接端

F2

20

CREF-

41

G2

32

COMMON

40

模拟电路公共端

A1

12

个位笔划驱动

INHI

39

被测电压输入端

B1

11

INLO

38

C1

10

A~Z

37

自动调零电容

D1

9

BUFF

36

积分电阻

E1

15

INT

35

积分电容

F1

13

V+

8

9V电池正端

G1

14

V-

34

9V电池负端

7106片内包含了二次积分式A/D转换电路和LCD驱动电路。

A/D转换所需的时钟信号可由OSC1（7脚）输入40~48KHz的外部时钟，亦可在OSC2（6脚）连接振荡电阻R、OSC3（4脚）连接振荡电容C组成片内时钟，片内时钟的振荡频率f=0.45/RC，周期为tOSC。

该振荡频率被4分频后作计数周期信号，其周期为tCK。

A/D转换的模拟电路部分的框图如图2.2。

二次积分式A/D转换的每个测量周期分为三个阶段：

自动校零阶段、信号积分阶段、反向积分阶段。

积分放大器典型输出波形（35脚INT）如图2.3。

1）自动校零阶段

此阶段内完成三件事：

输入端（VIN）与外部断开，在片内与模拟公共端（COMMON）短接；参考电容充电到参考电压值；自动校零电容CAZ充电，以补偿缓冲放大器、积分器和比较器的失调电压，使得折合到输入端的失调电压小于10μV。

2）信号积分阶段

此阶段自动校零回路断开，输入端（VIN）接通，转换器对INHI（39脚）和INLO（38脚）间输入的差动输入电压进行一固定周期（1000tCK）的积分。

积分电压值正比于输入电压。

3）反向积分阶段

此阶段转换器将INHI（39脚）与先前已充电的参考电容连接，内部电路能确保电容的极性正确连接，以确保积分器的输出能回到零。

积分器的输出回到零的时间正比于输入信号的大小，该时间段计数器的计数值亦是测量显示值，测量显示值=1000VIN/VREF。

管脚40（COMMON）模拟电路公共端设置的电压比V+（8脚）低3V（典型值），具有30mA陷电流和10μA源电流能力。

温度系数优于80ppm/℃。

管脚3（TEST）显示测试端，接V+时所有的LCD驱动端都显示，显示为“1888”，此时TEST管脚的陷电流为15mA。

此方式下，显示端为一固定直流电压（没有方波），如果持续时间较长会损坏LCD屏。

图2.4基本测量电路和LCD显示电路

2.2基本测量电路和LCD显示电路

1）基本测量电路

基本测量电路如图2.4中基本测量电路所示。

C1、R1为振荡元件，为A/D转换电路设置约为40KHz的时钟信号。

C2为参考电容。

C3为自动校零电容。

R4为积分电阻。

C5为积分电容。

R7、RV1、R5组成的分压电路为A/D转换电路提供100mV的基准电压，R30、C6组成基准电压的滤波电路，R2是基准电压负端的隔离电阻。

R3是输入端的隔离电阻，亦是基本测量电路的输入电阻。

此电路的基准电压VREF=100mV，输入直流电压VIN为0~199.9mV。

测量显示值=1000VIN/VREF。

基本测量电路实质就是一个满量程为200mV的直流电压表。

管脚1、2、3未使用。

V+、（8脚）V_（34脚）接9V工作电压。

HOLD（5脚）连接VCC时停止A/D转换，显示数值保持，悬空时正常转换，显示值刷新3次/秒。

其余管脚都用于显示相关的数字或符号

图中SW1是9V工作电压开关。

SW2是显示锁定（HOLD）开关。

S1~S5是5刀20位联动开关，用于切换测量功能和量程。

2）LCD显示电路

LCD显示电路如图2.4中显示单元电路所示。

BC4用于驱动千位（只显示1或不显示）笔划，A3~G3用于驱动百位笔划，A2~G2用于驱动十位笔划，A1~G1用于驱动个位笔划，百位、十位、个位均可显示0~9。

BP（28脚）是液晶背电极驱动，POL是极性负号驱动，LB（33脚）是电池电压过低符号驱动。

各笔划驱动利用导电胶与液晶显示板相连。

各笔划输出驱动信号均为方波，液晶背电极（BP）的输出亦是同频率的方波。

当两个方波同相时液晶无显示，两方波反相时液晶显示相应笔划。

图中DH接VCC时显示“H”（显示锁定），悬空时不显示。

小数点dp1、dp2、dp3由开关S5控制，各档位小数点显示的位置如前文表一所示。

3）直流电压测量电路

直流电压测量如图2.5所示。

电路由S2开关接通“V/R”表棒插孔，S1开关切换量程，S4开关接通“COM”。

被测电压经分压电阻分压后成为VIN，由7106完成A/D转换并显示结果。

图2.5直流电压测量电路

以20V档为例：

被测电压UX，基准电压UREF，0

当UX=15V时：

20V档的小数点设置在百位与十位之间。

4）交流电压测量电路

交流电压测量电路如图2.6所示。

由S2开关接通“V/R”表棒插孔，S1开关切换量程，S4开关接通“COM”。

图2.6交流电压测量电路

被测电压UX（频率在45~500Hz范围内的正弦电压有效值），经D1半波整流和分压电阻分压后成为UIN，UIN（平均值）=0.45UX（有效值），由7106完成A/D转换并显示结果。

以200V档为例，0

当UX=150V时：

显示值=1494

把小数点设置在十位与个位之间。

图七交流电压测量电路

5）直流电流测量电路

直流电流测量电路如图2.7所示。

由S1开关接通“mA”表棒插孔并切换量程，被测电流流过相关电阻转换成电压后由S3开关接通“VIN”，S4开关接通“COM”。

7106完成A/D转换并显示结果。

以2mA档为例：

0

UIN=IX×（R28+R8+R10）=100×IX

当IX=1.5mA时：

显示值=1500

把小数点设置在千位与百位之间。

6）电阻测量电路

电阻测量电路如图2.8所示。

由S3开关接通“V/R”表棒插孔，S1开关切换量程，S2开关接通VCC，S4开关接通热敏电阻和三极管Q1。

由7106完成A/D转换并显示结果。

为防止在电阻档误测电压造成电表损坏，增加了通热敏电阻（PTC）和三极管Q1保护元件，热敏电阻的阻值随电流的增大而增大，用于限流。

Q1连接成稳压工作模式（稳压值约为6.5V），正常测量时不导通，当输入电压超过6.5V，的e、b导通，其余电压作用于PTC上使其发热后阻值增大，起到一定的保护作用。

电阻测量采用“比例测量法”：

以20K档为例：

0

RREF=R21+R20+R29=10K

当RX=12.5K时

把小数点设置在百位与十位之间。

7）电池容量测量电路

电池容量测量电路如图2.9所示。

由S1开关接通“mA”表棒插孔并切换量程，被测电流流过相关电阻转换成电压后由S3开关接通“VIN”，S4开关接通“COM”，7106完成A/D转换并显示结果。

UREF=100mV

设电池电压为UX，对于1.5V电池：

对于9V电池：

把小数点设置在十位与个位之间。

单位：

mA

1.5V电池测得电流≥40mA、9V电池测得电流≥25mA，认为电池容量正常。

8）二极管测量电路

二极管测量电路如图2.10所示。

包含了蜂鸣器电路（用于判断是否短路）。

由S3开关接通“V/R”表棒插孔，S1开关接通“VIN”，S4开关接通热敏电阻和三极管Q1，S2开关接通蜂鸣器电路，S5开关接通VCC，由7106完成A/D转换并显示结果。

VCC到COM之间电压差：

U=3V

UREF=1K·1mA=1V，UIN=UD（UD为被测二极管端电压）

当UD=0.65V时

不设置小数点，显示的单位为mV。

当UD<0.07V时，蜂鸣器鸣叫，视为短路。

二极管反接时，显示的最高位“1”，表示超量程。

蜂鸣器电路由运放和Q2组成。

IC2:

B构成电压比较器，IC2:

A构成方波振荡器，Q2作开关控制。

未做测量时，反相输入端电位U-=0.069V，同相输入端电位U+=VCC，输出UO≈VCC，三极管Q2不导通。

在测量时，当表棒插孔间电压UD≤0.069V时，输出UO≈VSS，Q2导通，蜂鸣器鸣叫，表示短路（此时对应表棒插孔间的电阻<69Ω）。

）HFE测量电路

HFE测量电路如图2.11所示。

由S3开关接通“VIN”，S4开关接通“COM”，由7106完成A/D转换并显示结果。

被测二极管区分“NPN”或“PNP”型插入专用插孔。

测试条件：

Ib≈10μA，UCE=3V。

有IC=βIb，UREF=100mV。

不需设置小数点直接显示β值。

三、万用表装配过程

在熟练掌握焊接基础上，DT830T型数字万用表的装配过程可分为以下几个步骤：

3.1元件识别

对所有元件类型与标称值进行读取、分类记录。

元件清单如下表：

表3.1DT830T型数字万用表元件清单

编号

名称

型号及规格

元件编号

数量

1

精密金属膜电阻

0.99Ω-0.5%

R10

1

黑白白银绿5%

2

精密金属膜电阻

9Ω-0.3%

R8

1

白黑黑银蓝2%

3

精密金属膜电阻

90Ω-0.3%

R28

1

白黑黑金蓝

4

精密金属膜电阻

100Ω-0.3%

R29

1

棕黑黑黑蓝

5

精密金属膜电阻

900Ω-0.3%

R17,R20

2

白黑黑黑蓝

6

精密金属膜电阻

9kΩ-0.3%

R21

1

白黑黑棕蓝

7

精密金属膜电阻

90KΩ-0.3%

R22

1

白黑黑红蓝

8

精密金属膜电阻

352KΩ-0.3%

R23

1

橙绿红橙绿

9

精密金属膜电阻

548KΩ-0.3%

R27

1

绿黄灰橙绿

10

金属膜电阻

36Ω±1%

R9

1

橙蓝黑金绿

11

金属膜电阻

360Ω±1%

R11

1

橙蓝黑黑棕1%

12

金属膜电阻

1k±1%

R5

1

棕黑黑棕棕

13

金膜电阻

10K±1%

R6，R16，R30

3

棕黑黑红棕

14

金属膜电阻

33K±1%

R7

1

橙橙黑红棕

15

金膜电阻

47k±5%

R25，R36

2

黄紫黑红棕

16

金膜电阻

120KΩ±5%

R1

1

棕红黑橙紫

17

金膜电阻

220KΩ±5%

R4，R12，R13，R14，R19，R18，R24，R33，R35

9

红红黑橙棕

18

金膜电阻

470KΩ±5%

R2,R31

2

黄紫黑橙棕

19

金膜电阻

1M±5%

R3

1

棕黑黑黄棕

20

金膜电阻

2M±5%

R15，R26

2

红黑黑黄棕

21

金膜电阻

90Ω±5%

R34

1

白黑黑金紫

22

插件电位器

200Ω

VR1

1

23

插件瓷片电容

100P±20%

C1

1

24

插件瓷片电容

220P±20%

C7

1

25

插件聚脂电容

100nF±20%

C2，C4，C5，C6

4

26

插件聚脂电容

220nF±20%

C3

1

27

插件独石电容

1uF±20%

C8

1

28

热敏电阻

1.2~1.5KPTC

R32

1

29

插件二极管

4007

D1

1

30

插件三极管

9013

Q1

1

31

插件三极管

9015

Q2

1

32

贴片IC

LM358

IC2已焊在线路板上

1

33

DIP44/7106

7106

IC1已绑定在线路板上

1

34

保险管5×20mm

0.2A

F1

1

35

通用保险座

与47通用

2

36

八针

短脚

1

37

蜂鸣器

Φ27带壳线

1

38

输入插孔

与钳表通用

3

39

自锁开关

5.8×5.8

2

40

电池线

80mm

E

1

41

导电胶

6.8×2×54mm

1

42

钢珠

Φ3

2

43

旋钮弹簧

φ2.9×5.0×0.3mm×6圈

2

44

基板固定螺钉

PB2×5mm

6

45

底壳螺钉

PA2.8×10mm

3

46

电池盖螺钉

PM3×6mm

1

47

簧片

A95

已装配到旋钮上

2

48

簧片

宽2.5mmA375

3

49

液晶片（反射）

GH11141TNP-IS33.7×53.5mm

1

50

线路板:

830TVRE:

1.32011.12-03

板材：

KB（A料）带水印61mm×100.5mm

1

51

双面胶

蜂鸣器粘到线路板上用

1

52

机壳

面板+镜片

1套

按钮（×2）

旋钮+簧片（已装配好）

后盖（含撑架）

电池盖板

胶套

53

表棒

1

54

9V电池

1

55

说明书

1

56

装配资料

1

57

彩盒

1

3.2熟悉PCB板布局与元件所在位置

（请仔细核对所发PCB板中的R28、R17是否符合上图位置）

PCB板A面实物图PCB板B面实物图

3.3焊接、装配参考顺序

把元件准确可靠地焊接到PCB板对应位置上是整个装配课程中最关键的一个环节，焊接每个元件前应仔细核对元件属性，以免发生错焊。

此外，多脚元件一旦焊接发生错误，取下元件就较为困难，特别在附近元件已经焊接上的情况下。

所以，建议先焊接开关、8芯插座等容易出错的元件。

焊接顺序可参考以下顺序进行：

●焊接2个开关：

B面插入，A面焊接

注意开口方向，不可焊反！

●焊接8芯座:

B面插入，A面焊接

（多个引脚的元件焊接时，应在放置好位置后先焊接一个引脚，然后检查是否有元件在焊接过程中位置变动与方向倾斜的情况出现，若有则可以及时对单个焊点加热并调整，否则在焊接完多个引脚以后，再取下元件的动作难度较大）

●焊接三极管：

注意区别2个三极管型号，9015焊接在蜂鸣器附近，而9013焊接在C8附近

●焊接卧式焊接的电阻：

R14,R13,R12,R24,R1,R36,R35,R33

●焊接电容：

C7,C8,C1,C3,C5,C4,C2,C6

221105101220104104104104

●焊接电位器：

201

●焊接直立安装的电阻与二极管

●焊接保险丝座

●焊接蜂鸣器线

●焊接3个表笔座，注意垂直于PCB板

●焊接电源线，注意打个结，防止不小心拉断电源线

●装表正面的有机玻璃面板

●装液晶屏与导电胶条

●装2个弹簧与钢珠

●放置档位开关

●装2个黄色按键，注意缺口位置

●放置电路板

●6个固定螺钉

●旋转档位开关，确认电路板与档位开关安装正确

●接9V电池，看液晶屏是否有显示

●取下电池，电源线重新整理

●底盒固定，安装电池，固定电池盖

●胶套固定

四、万用表校验

数字式万用表的精度较高，需要精度更高的专业精密校验仪进行校验与测量。

电子装配实验室采用的是华泰DO30-3b型多功能校准仪（以下简称校准仪），具有六位LCD液晶屏数字显示输出值、被检表误差、输出量百分比、被检表满度值、步进值、频率等参数的交直流电压、电流校准源。

另设22档标准电阻器组，方便校准万用表电阻档。

4.1校准仪功能简介

校准仪采用数字式闭环控制技术和大屏幕LCD显示器，结合视窗技术设计出屏幕显示，显示内容区域化；采用先进的稳幅、功放、保护新技术，使其稳定性好、精度高、量程宽、分档细、安全可靠；幅值调节可选按百分比调节和按位调节，满足定值输出和连续调节的不同需求，使用更加方便快捷。

适用于检定、校验四位半数字三用表、各种0.2级以下电流、电压表头及相应精度等级的多用表。

亦可作为高稳定度测试电源使用，配合高等级标准表，校对0.1级以上电流、电压表。

●具有电压、电流及电阻输出，稳定性好，负载能力强。

●电压、电流档位设计合理，备有扩展量程。

通过调节器上的满度键M进行量程扩展，最大限度满足被检表各种量程检测的需求。

●采用240×128大屏幕显示器，具有良好人机界面。

显示实际输出值、百分比、档位、量程、被检表示值误差rA和引用误差rm、被检表满度值、频率、步进值等。

●采用按百分比调节输出量。

百分比控制量分为100%/N、10%/N、1%/N、0.1%/N、0.01%/N（步进：

N=4、5、6、10、15）。

●采用按位调节输出量。

光标在六位输出值的下方，按左右箭头可移动光标，按上下箭头增减光标所指位数值，以调节校准仪输出大小。

●供选择的交流频率为五种：

市电同步、50Hz、60Hz、400Hz、1000Hz。

50Hz输出可以选择市电同步，以减小被检表的拍频影响。

●输出超载能动保护，手动复位。

●具有独特的保护电路和完善的自我保护功能，减小因为误操作给标准表和被检表带来的危害。

●具有钳表检测功能，输出显示与钳表指示同步，操作非常方便。

配备我公司的HT1000A钳形表校验线圈（选购件），可测量0～1000A电流。

●可通过RS-232接口与PC机联结，进行检定数据处理和档案管理等功能。

4.2校准仪界面

4.2.1前面板

说明：

高内阻表输出端子上电流输出范围：

0~1A。

DCI最高20V，ACI最高12V。

4.2.2后面板

风机标牌电源开关

外控插座RS232接口接地端子电源插座

4.2.3显示屏

显示说明：

DC---直流项目（交流项目显示AC50Hz、60Hz、400Hz、1kHz、同步）

N10--步进量（量程均分），N=4、5、6、10、15

M----选择被检表量程/误差计算

%----输出百分比

rA--示值误差=（示值–实际值）/示值

rm--引用误差=（示值–实际值）/量程

校准仪输出光标位置步进量

示值误差

引用误差

--禁止拨动开关（档位开关、项目开关和频率开关）

提示–超载、高压、钳表

提示–同步、超载、高压、钳表

4.2.4外控调节器

外控调节器说明：

●M键：

复用键（量程满度/误差计算）。

●输出显示值为零时，按该键选择与被检表相对应的满度值；

●输出显示不为零时，按该键把校准仪的输出显示值视为示值，开始计算示值误差rA和引用误差rm。

每按一次M键，误差回零，将重新计算误差。

●N键：

步进选择键。

按百分比调节时，按该键可以选择幅值调节的步进量，步进量为4、5、6、10、15，显示屏上N指示相对应