综合实验四2数字万用表的原理组装与调试.docx

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综合实验四2数字万用表的原理组装与调试

综合实验六数字万用表的原理、组装与调试

一．概述

DT830型数字万用表是三位半液晶显示小型数字万用表。

它可以测量交、直流电压和交、直流电流，电阻、三极管β值、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。

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。

二．技术特性

1．测量范围

⑴交、直流电压（交流频率为45Hz～500Hz）；直流电压量程分别为200mV、2V、20V和1000五档，直流精度为±（读数的2.0％＋2个字）以下，交流电压量程分别为200V、750V、交流精度为±（读数的2.0％＋5个字）；输入阻抗为1MΩ。

⑵直流电流

量程分别为2mA、20mA、200mA和10A五档，直流精度为±（读数的2.0％＋2个字）。

⑶电阻：

量程分别为：

200Ω、2kΩ、20kΩ、200kΩ、2MΩ五档。

精度为±（读数的1.0％＋3个字）。

⑷二极管导通电压：

量程为0～1.5V，测试电流为1mA±0.5mA。

⑸三极管β值检测：

测试条件为：

VCE＝2.8V，IB＝10μA。

2．采样时间：

TS＝0.4S。

三．面板及操作说明

1．显示器

三位半数字液晶显示屏

2．电源开关

则接通电源，不用时应随手关断。

3．功能量程开关

选择不同的测量功能和量程。

4．10A电流插孔（不能测量大于10A电流）

当测量大于200mA、小于10A的直流电流时，红表笔应插入此10A电流插孔。

5．电流插孔

当测量小于200mA的直流电流时，红表笔应插入此电流插孔。

6．V/Ω插孔

当测量交、直流电压、电阻、二极管导通电压和短路检测时，红表笔应插入此V/Ω插孔。

7．接地公共端“COM”插孔黑表笔始终插入此接地插孔中。

8．β值测试插座

将被测三极管的集电极、基极和发射极分别插入“C”、“B”、“E”插孔内，注意区分三极管是NPN型还是PNP型。

四．使用方法

1．准备

按下电源开关，观察液晶显示是否正常，有否电池缺电标志出现，若有则要先更换电池。

2．使用

（1）直流电流的测量根据测量电流的大小选择适当的电流测量量程和红表笔的插入孔，测量直流时，红表笔接触电压高一端，黑表笔接触电压低的一端，正向电流从红表笔流入万用表，再从黑表笔流出，当要测量的电流大小不清楚的时候，先用最大的量程来测量，然后再逐渐减小量程来精确测量。

（2）交、直流电压的测量

红表笔插入“V/Ω”插孔中，根据电压的大小选择适当的电压测量量程，黑表笔接触电路“地”端，红表笔接触电路中待测点。

特别要注意，数字万用表测量交流电压的频率很低（45～500Hz），中高频率信号的电压幅度应采用交流毫伏表来测量。

（3）电阻的测量

红表笔插入“V/Ω”插孔中，根据电阻的大小选择适当的电阻测量量程，红、黑两表笔分别接触电阻两端，观察读数即可。

特别是，测量在路电阻时（在电路板上的电阻），应先把电路的电源关断，以免引起读数抖动。

禁止用电阻档测量电流或电压（特别是交流220V电压），否则容易损坏万用表。

另外，利用电阻档还可以定性判断电容的好坏。

先将电容两极短路（用一支表笔同时接触两极，使电容放电），然后将万用表的两支表笔分别接触电容的两个极，观察显示的电阻读数。

若一开始时显示的电阻读数很小（相当于短路），然后电容开始充电，显示的电阻读数逐渐增大，最后显示的电阻读数变为“1”（相当于开路），则说明该电容是好的。

若按上述步骤操作，显示的电阻读数始终不变，则说明该电容已损坏（开路或短路）。

特别注意的是，测量时要根电容的大小选择合适的电阻量程，例如47μF用200k档，而4.7μF则要用2M档等等。

（4）二极管导通电压检测

在这一档位，红表笔接万用表内部正电源，黑表笔接万用表内部负电源。

若被测二极管正向导通，万用表显示二极管的正向导通电压，单位是mV。

通常好的硅二极管正向导通电压应为500mV～800mV，好的锗二极管正向导通电压应为200mV～300mV。

假若显示“000”，则说明二极管击穿短路，假若显示“1”，则说明二极管正向不通。

若若反向接显示“1”，说明该二极管反向截止，若显示“000”或其它值，则说明二极管已反向击穿。

此档也可以用来判断三极管的好坏以及管脚的识别。

测量时，先将一支表笔接在某一认定的管脚上，另外一支表笔则先后接到其余两个管脚上，如果这样测得两次均导通或均不导通，然后对换两支表笔再测，两次均不导通或均导通，则可以确定该三极管是好的，而且可以确定该认定的管脚就是三极管的基极。

若是用红表笔接在基极，黑表笔分别接在另外两极均导通，则说明该三极管是NPN型，反之，则为PNP型。

最后比较两个PN结正向导通电压的大小，读数较大的是be结，读数较小的是bc结，由此集电极和发射极都识别出来了。

（5）三极管值β测试

首先要确定待测三极管是NPN型还是PNP型，然后将其管脚正确地插入对应类型的测试插座中，功能量程开关转到β档，即可以直接从显示屏上读取β值，若显示“000”，则说明三极管已坏。

五．注意事项

1．注意正确选择量程及红表笔插孔。

对未知量进行测量时，应首先把量程调到最大，然后从大向小调，直到合适为此。

若显示“1”，表示过截，应加大量程。

2．不测量时，应随手关断电源。

3．改变量程时，表笔应与被测点断开。

4．测量电流时，切忌过载。

5．不允许用电阻档和电流档测电压。

综合实验六数字万用表原理、组装、调试

一、实验目的

1．了解DT-830数字万用表的基本结构和原理。

2．认识并测量元器件，了解元器件标识的意义。

3．对照原理图和印制电路板图，理解电路组装工艺。

4．调试并检测各部分电路功能和质量，提高综合安装测试技能。

二、实验原理

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5-1所示，它由量程

图5-1数字万用表原理框图

选择电路、各种变换器（R-V转换、I-V转换、

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。

直流数字电压表的简单原理如图5-2所示，其核心是A/D转换器，在测量仪器仪表中

图5-2直流数字电压表的构成

一般采用双积分型A/D转换器，DT-830型数字万用表是通过大规模集成电路7106来完成的。

数字万用表的显示位数一般为3-8位，若最高位不能显示0～9所有数字，即称作“半位”，写成

位，如常见袖珍式万用表共有4个显示单元，习惯上叫三位半。

也有少数数字万用表，没有半位，全是整位。

2．DT-830数字万用表的电路原理图

参见附录四。

3．双积分A/D转换器

双积分式A/D转换原理请参见教材。

集成电路7106及附属电路如图5-3所示，各引脚功能请参见附录三表5-1。

图5-37106及附属电路

芯片7106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积分（采样时间）；②0-2000个计数脉冲周期用于基准电压积分（比较时间）；③1000到3000个计数脉冲周期用于自动校零。

采样时间T1是固定不变的（即采样时间内的计数脉冲数N1=1000是固定的），但比较时间即反向积分时间T2（或说比较阶段的计数脉冲数N2）是随输入电压Vi的大小而改变的，自动校零的时间也是可变的，须等上一次反向积分（即比较阶段）结束后才能开始。

R31、C10组成输入端阻容滤波电路，以提高仪表抗干扰能力。

R28、C1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（第21脚输出）作为液晶显示器的公共电极电压，时钟振荡频率可按f0≈1/2.2R28C7计算。

仪表的测量速率可按MR=f0/16000计算，依图5-3所示参数可算得f≈40kHz，MR=2.5次/s。

C9为基准电容。

C11为自动调零电容。

R32、C12分别为积分电阻和积分电容。

7106的模拟公共端（第32脚）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。

（典型值为EO=2.8V）

基准电压由R18、R19、RP3、R20和R48组成的分压器供给。

调整RP3可使VREF=100.0mV设7106内部的基准电压EO=2.8V（即V＋和COM之间电压），则当RP3的滑动触头调到最下端时，有：

当RP3的滑动触头调到最上端时，有

所以RP3的电压调整范围是95.1～107.3mV，从中可调出VREF=100.0mV。

考虑到EO及分压电阻值均有一定的偏差，上述计算仅供参考。

R29、R30、C8组成基准电压输入端的高频滤波器。

4．直流电压测量电路（见图5-4）

采用电阻分压器把基本量程为200mV的表扩展成五量程的直流数字电压表。

图中带斜线的方框表示导电橡胶条，用来连通7106与LCD的对应管脚（下同）。

RP2是分压电阻，通过调整RP2使R7+RP2=9MΩ。

R6是限流保护电阻，C17是消除高频噪声干扰的电容。

图5-4直流电压测量电路

5．直流电流测量电路（见图5-5）

图5-5直流电流测量电路

R2～R5、RCU组成了I-V转换器。

被测输入电流流过分流电阻时产生压降，作为基本表的输入电压（IN＋、IN－之间的电压），这就实现了I-V转换，通过数字电压表显示出被测电流大小。

10A档分流器RCU是用黄铜丝制成，以便能通过较大的电流。

R5是线绕电阻，仅在测大电流时需使用“10A”插孔，并将S1拨至“20mA/10A”位置，使小数点定在“百位上”。

FU是快速熔丝管，串在输入端，作过流保护，硅二极管D1、D2接成双向限幅电路，作为过压保护元件。

6．交流电压测量电路（见图5-6）。

图5-6交流电压测量电路

电路主要包括两部分：

电阻分压器、AC/DC转换器。

为降低成本，与DCV档共用一套分压电阻。

AC/DC转换器具有平均值响应，利用双运放TL062其中的一组运放和二极管D7、、D8构成线性半波整流器。

C1是输入耦合电容，D5、D6、D11、D12作运放输入端过压保护，C5和C2为隔直电容。

R23是运放的负反馈电阻，用以稳定工作点。

C4为频率补偿电容。

D8是半波整流二极管，D7为保护二极管，给反向电流提供通路。

其工作原理是：

在输入信号的正半周时，D8导通，D7截止，IC2a输出电流流向为IC2a→C5→D8→R25→R27→RP4→COM（模拟地）；负半周时流向为COM→RP4→RP27→R24→D7→C5→IC2a。

从原理上讲，这属于半波整流电路。

由R25、R27、RP4构成分压电路，调整RP4可改变输出电压，供校准交流电压档用。

R26和C6为平滑滤波器，获得平均值电压V0。

该电路有三个特点：

第一，当输入交流电压为零时，V0亦等于零；第二，IC接成同相放大器使用，以提高其输入阻抗；第三，由于IC2a的放大作用，即使输入信号较弱，也能保证D8在较强信号下工作，从而避免了二极管在小信号检波时引时的非线性失真。

7．电阻测量电路

采用比例法测电阻，其优点是即使基准电压存在一定偏差或在测量过程中略有波动，也不会增加误差，因此可降低对基准电压的要求。

原理图见图5-7a所示，电阻测量的实际电路如图5-7b所示。

图5-7电阻测量电路

利用选择开关改变标准电阻R0的数值，即可构成多量程数字欧姆表。

测电阻时，原来的基准电压分压电路全部断开，改由R13、D3和D4组成分压器，并以标准电阻（即R7、RP2、R8～R12）上的压降作为基准电压，以被测电阻RX上的压降为输入电压Vi。

R13是二极管D3、D4的限流电阻。

在2kΩ、20kΩ、200kΩ、2MΩ和20MΩ这五个电阻档，D4被短路，加在VREF端和COM端之间提供测试电流的电压即为D3的导通压降，约为0.6～0.7V。

在200Ω档，VREF＋端和COM端之间的电压为D3、D4串联的正向压降，约为1.2～1.4V。

电阻档的过压保护电路由正温度系数的热敏电阻Rt（常温下为500Ω）、R16、晶体管BG1、BG2组成。

将BG1、BG2的集成电结分别短接后，利用其发射结作齐纳稳压二极管用，这两个用BG1、BG2代替的二极管反极性串联起来。

一旦出现过压输入（如误用电阻档去测交流电压则电流途径R16、Rt，使BG1、BG2击穿，起到限幅保护作用，保护VREF－端（35脚）的内部电路不致损坏。

与此同时，Rt也迅速发热，阻值急剧增大，从而限制通过BG1、BG2的电流，对BG1、BG2起保护作用。

IN＋端（31脚）的限流保护电阻是R14+R31。

在VREF－端与IN＋端串入Rt和R16之后，对测量并无影响。

这是因为电压比VRX/VREF仅取决于电阻比RX/R0，而与测试电流大小无关。

三、实验内容

1.DT-830数字万用表的组装

组装分核对元器件、根据线路总图焊接印刷板上元器件（有大小二块）、整机装配这几个过程。

在印刷板上安装元器件时，元件的引线成型、安装方向、焊接等要求参阅电工电子基本技能实习手册中元件的安装与焊接技术部分内容。

组装过程中注意如下：

（1）R7+RP2（9MΩ）、R8（900kΩ）、R9（90kΩ）、R10（9kΩ）、R11（900Ω）、R12（100Ω）是电压档与电阻档的公用电阻。

测电压时，它们构成分压器，测电阻时作为一套基准电阻使用。

为保证仪表的精度指标要对R8～R12进行筛选，R7与RP2要配对；相对误差均不得超过±0.2%。

对积分电容的质量要求较高，它直接关系到积分器的准确度，要求它漏电阻高（或漏电时间常数大），损耗角正切tgδ值小，介质吸收系数小。

（2）分流电阻中，R2～R4为误差±0.5%的1/4W金属膜电阻，R5是1/2W线绕电阻。

R6由长8.5cm、直径1.8mm的锰铜导线制成。

（3）安装二极管、电解电容时要注意它们的极性；安装三极管时应注意管脚不要插错。

（4）印制板上的焊点较小、较密，焊接时应注意防止焊点间搭焊短路；焊接时间不能太长，以免损坏元件或使铜箔从印刷板上剥离，也不能太短，以免造成虚焊。

（5）在数字万用表的组装实习过程中，使用双列直插式集成电路时，最好使用集成电路插座，要先焊插座，最后插集成电路。

不要把集成电路插入插座一起焊接。

如不使用插座直接焊集成电路，则应在焊接完分立元件后进行，且烙铁外壳应可靠接地线，防止漏电而损坏7106等芯片，另外在使用或焊集成电路前一定要注意芯片不能插反。

（6）DT-830型的液晶显示板（液晶板）装在罩内。

液晶罩的材料比较脆，安装前要先用什锦锉修去印制板上4个安装孔的毛刺。

插液晶罩时用力要均衡，防止用力过大使液晶罩的4只脚断裂。

焊接液晶显示器的时间要尽量短。

（7）两块印制板直接用导线连接，并用螺钉固定。

转换开关的接触片与印刷板之间要涂少量的导电硅脂，以减小摩损，并防止因受潮而锈蚀。

（8a）焊接完毕，检查无误后再装入机壳，机壳后盖上的金属屏蔽层应通过导线与COM端相连通。

DT-830型数字万用表面板图如图5-8所示。

2．DT-830数字万用表的调试

（一）调试基本顺序：

（1）先调零点，后调功能。

即首先作零点检查或零点调整，然后再转入功能调试。

（2）先直流，后交流。

即首先调试直流档，然后再调交流档。

（3）先电压，后电流。

先调电压档，再检查电流档。

（4）先低档，后高档。

从最低量程开始调，逐渐增大量程。

（5）先基本档，后附加档。

DT-830型共设有28个基本档，其余为附加档（测量二极管、hFE及10A插孔）。

附加档是由基本档的电路扩展而成的。

只要调好基本档，附加档的调试工作就很容易完成。

（二）调试

（1）零点校准

1）把两支表笔短接，将量程转换开关依次拨至电压、电流、电阻、二极管档，应分别显示00.0；当两表笔开路后，直流200mV档和2V档可能有数字出现，这是外界感应电压造成的，200mV档开路显示应在10个字以下，输入感应信号（如用手触摸表笔尖）时，仪表应有反应。

（2）基本当调试

量程开关置200mV档，把直流标准电压产生的100mV加到数字万用表输入端，应显示100.0mV，若显示值误差在±5个字以内，可微调VR13，若显示误差较大，需首先检查仪表内部电池电压是否过低。

再交换两表笔位置重测一次，应显示-100.0mv，则证明显示正常。

四、实验器材

DT830万用表套件一套，标准电阻若干，稳压电源一台，三极管、二极管若干，焊接工具一套

五、预习要求

1．认真预习本实验相关内容，掌握DT-830数字万用表的相关测量原理。

2．复习电工电子基本技能实习手册中电子元件的安装与焊接技术部分内容。

六、实验报告要求

1．认真记录安装调试过程中遇到的问题及解决方法。

2．总结实验过程中的一些体会与收获。

830B材料配套清单

原理图请看：