第七章 数字万用表的组装与焊接

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实习指导教师： 实习指导教师：巴特尔

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第七章 数字万用表的原理和组装一、概述 二、电路原理 三、DT830B 3 1 / 2位数字万用表 四、元器件的测试与焊装 DT830B数字万用表的调试与校验 五、DT830B数字万用表的调试与校验 六、故障及检修内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课

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7.1 概述万用表是电工电子常用的测量仪器， 万用表是电工电子常用的测量仪器，分为模拟 万用表和数字万用表。 万用表和数字万用表。传统的模拟万用表虽然不断 改进， 改进，但随着大规模集成电路技术的飞速发展和液 晶显示器件的广泛应用，逐渐被数字万用表取代。 晶显示器件的广泛应用，逐渐被数字万用表取代。

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1、模拟万用表 、模拟式万用表(VOM)的结构框图如图7 模拟式万用表(VOM)的结构框图如图7-1, 其核心元件是一只磁电系电流表，俗称表头。 其核心元件是一只磁电系电流表，俗称表头。因 此电阻、 此电阻、电压需经过各种转换器转换成直流电流 后进行测量，这些转换器通常由一些精密电阻网 后进行测量， 络构成。 络构成。R / I 转换 输入 功 能 选 择 V~/ I 转换 V / I 转换图7-1 模拟万用表的结构框图

量 程 选 择

电 流 表

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交流量的测量需用整流器件、将交流变 交流量的测量需用整流器件、 成直流。电阻/ 成直流。电阻/电流变换电路还需电池作为 电源，功能和量程通过旋动多层开关来实现。 电源，功能和量程通过旋动多层开关来实现。

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2、数字万用表 、图7-2是数字万用表(DMM)的结构框图。 与模拟 是数字万用表(DMM)的结构框图。 与模拟 万用表相比，它的核心电路是由A/D转换器、显示电路 万用表相比，它的核心电路是由A/D转换器、显示电路 A/D转换器 等组成的基本量程数字电压表。 等组成的基本量程数字电压表。被测参数需转换成直流 电压再进行测量。和模拟万用表相同，电压、 电压再进行测量。和模拟万用表相同，电压、电流测量 拟万用表相同 电路采用电阻网络，而交流、 电路采用电阻网络，而交流、R、C 等参数测量的转换 电路，一般采用有源器件组成的网络， 电路，一般采用有源器件组成的网络，以改善转换的线 性度和准确度。 度和准确度。

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输入

功 能 选 择

R / v 转换 V~/ v 转换 I / v 转换

量 程 选 择

基本量 程数字 电压表

图7-2 数字万用表的结构框图

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数字万用表的分类目前国内外生产的数字万

用表多达数百种，它的分类方法很多。 目前国内外生产的数字万用表多达数百种，它的分类方法很多。 按位数可分为三位半、五位、八位等；按测量速度可分成高速、 按位数可分为三位半、五位、八位等；按测量速度可分成高速、低 按体积、重量分如袖珍式、便携式、台式； A/D变换方式可 速；按体积、重量分如袖珍式、便携式、台式；按A/D变换方式可 分为直接转换型(比较型)和间接转换型(双积分型) 分为直接转换型(比较型)和间接转换型(双积分型)等，一般可 作如下分类： 作如下分类：低档普及型数字万用表多功能型数字万用表 中等准确度数字万用表 语音报数数字万用表 4 ½台式数字万用表 台式数字万用表

中档数字万用表

按性能及 用途分类

智能数字万用表 数字/模拟条图双显示万用表 数字 模拟条图双显示万用表 多重显示数字万用表 专用数字仪表

中档智能数字万用表(3 ¾位~4 ¾位) 中档智能数字万用表( 位 高档智能数字万用表( 高档智能数字万用表(5 ½~8 ½ ) 万用表 ~

按量程 转换方 式分类

手动量程数字万用表 自动量程数字万用表 自动/手动量程数字万用表 自动 手动量程数字万用表

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3、数字万用表的性能特点 、(1)显示直观采用数字显示，能消除视差、读数准确、 迅速；同时数字万用表还有各种标记符号，如测 量功能、量程单位特殊标记符等，读数更加方便， 有助于正确地操作、便于记录，易于实现数据的 计算机处理。 数字万用表的显示位数有3 数字万用表的显示位数有3 / 、3 / 、3 / 、 4 / 、4 / 、5 / 、6 / 、7 / 、8 / 共9种，其中 3 / 位、3 / 位、3 / 位万用表的最大显示分别为 位、3 位、3 1999、2999、3999, 位为199999999,最大 1999、2999、3999,8 / 位为199999999,最大 显示加一即为满量程。12

3

2

3

4

1

3

1

1

1

1

2

4

2

2

2

2

1

2

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3

4

1

2

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(2)有较高的准确度和分辨力

a.准确度是仪表的测量误差限度，它是测量结果中系统误差与随机误差的综合，表示测量值 与标称值之间的一直程度。一般数字万用表的位 数越多准确度就越高，测量误差也就越小。数字 万用表最低量程末位一个字所对应的数值称作为 辨力，它反映了仪表的灵敏度的高低，并且随着 显示位数的增加而提高。

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数字万用表的准确度有两种表示方法： 数字万用表的准确度有两种表示方法： (1)准确度 (a%RDG+b%FS) )准确度=( + ) 式中为RDG读测值(即显示值), 为满量程值。括号内的前一 读测值(即显示值),FS为满量程值 式中为 读

测值 ), 为满量程值。 项表示转换器、分压器等产生的综合误差及读数误差， 项表示转换器、分压器等产生的综合误差及读数误差，后一项称为满 度误差，是由数字化处理带来的，它取决于不同量程的满度值。 度误差，是由数字化处理带来的，它取决于不同量程的满度值。对于 某块数字万用表而言， 值是固定的 值是固定的、 值与测量项目及量程有关 值与测量项目及量程有关。 某块数字万用表而言，b值是固定的、a值与测量项目及量程有关。一 般要求b≤a/2。 般要求 。 个字) (2)准确度 ( a%RDG +n个字) )准确度=( 个字 n是量化误差反映在末位数字上的变化值，若把n个字折合成满 n是量化误差反映在末位数字上的变化值，若把n个字折合成满 是量化误差反映在末位数字上的变化值 量程的百分数，即是( )中的准确度表示方法。 量程的百分数，即是(1)中的准确度表示方法。 DT830B袖珍式数字万用表的测量误差就用这种表示方法。例如： 袖珍式数字万用表的测量误差就用这种表示方法。例如： 袖珍式数字万用表的测量误差就用这种表示方法 直流电压测量时各量程的误差均小于± 直流电压测量时各量程的误差均小于±(1%+2)。 )。 一般数字电压表的位数越多准确度越高，测量误差也就越小。 一般数字电压表的位数越多准确度越高，测量误差也就越小。 若环境条件例如温度、湿度等与规定的条件相差较大时， 若环境条件例如温度、湿度等与规定的条件相差较大时，应考虑 由此产生的附加误差，除外， 由此产生的附加误差，除外，影响万用表准确度的主要因素是表内基 准电压的准确度与稳定性，时钟频率的稳定性。 准电压的准确度与稳定性，时钟频率的稳定性。

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b.数字万用表最低量程末位一个字所对应的数值称为分辨力，它反 数字万用表最低量程末位一个字所对应的数值称为分辨力， 数字万用表最低量程末位一个字所对应的数值称为分辨力 映仪表灵敏度的高低，并且随着显示位数的增加而提高。 位数字 映仪表灵敏度的高低，并且随着显示位数的增加而提高。以3 ½位数字 万用表200.0mV档为例，末位 个字表示 档为例， 个字表示0.1mV,即分辨力为 万用表 档为例 末位1个字表示 ，即分辨力为0.1mV , 比模拟万用表，例如最低量程1V档的最小分度值 即灵敏度) 档的最小分度值( 比模拟万用表，例如最低量程 档的最小分度值(即灵敏度)为0.02V 要高200倍。 要高 倍准确度 仪表 袖珍式31/2式数字万用表 袖珍式31/2式数字万用表 ±(0.5~1.0)% 0.5~1.0) ±(0.1~0.5)% 0.1~0.5) ±(1.0~1.5)% 1.0~1.5) ±1.0% ±(0.2~1.0)% 0.2~1.0

) 0.1mV 模拟式万用表 ±(0.5~2.5)% 0.5~2.5) ±(1.5~2.5)% 1.5~2.5) ±2.5% ±2.5% ±(2.5~4)% 2.5~ 20mV

被测量 直流电流 DC A 直流电压 DC V 交流电流 AC A 交流电压 AC V 电 分 辨 阻 R 力

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(3)测量速度快数字万用表每秒钟对被测电量的测量次数叫 做测量速率。完成一次测量过程所需时间为测量 周期，它与测量速率成倒数关系。测量速率主要 取决于A D转换器的转换速率，较高的测量速率 取决于A / D转换器的转换速率，较高的测量速率 可达几万次/ 可达几万次/秒。

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(4)测量功能强数字万用表不仅可以测量直流电压、直流电 流、交流电压、电阻、二极管正向压降、晶体管 共射极电流放大系数，还能测量交流电压、电容 、电导、温度、频率、检查线路通断等。

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(5)输入阻抗高从数字万用表输入端看进去的有效阻抗为输 入阻抗，用R 入阻抗，用Ri和Ci的并联值表示。在测量交流电 压时一般频率虽不高，但也会带来一些影响，在 测量直流电压时C 可不予考虑。一般R 测量直流电压时Ci可不予考虑。一般Ri为10M , 高档数字万用表可达1G 高档数字万用表可达1G 或更高。这样在测量时 就不至影响被测电路或信号源的工作状态，减小 测量误差。

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(6)抗干扰能力强数字万用表由于有较高的输入阻抗和灵敏度 ，也易于引起干扰，一般有串模干扰和共模干扰 两种。干扰电压以串联的方式与被测量一起作用 于仪表的输入端形成串模干扰；而干扰电压和输 入信号同时加在仪表两输入端形成共模干扰。数 字万用表中的双积分A/D转换器，对50Hz一类的 字万用表中的双积分A/D转换器，对50Hz一类的 周期信号产生的串模干扰有很强的抑制能力，同 时对共模干扰也有较强的抑制能力。

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(7)抗过载能力强：为了避免误操作而损坏仪表，专门设计了较为完善的保护电路，如过流 保护、过压保护等电路，有较强的过载能力。

(8)采用CMOS大规模集成电路功耗低， 采用CMOS大规模集成电路功耗低，便于装配维修，可靠性高，易于扩展成数字温度 便于装配维修，可靠性高，易于扩展成数字温度 表、电容表、频率表、压力表、照度计等多种仪 表。 (9)不足之处：难以像指针式仪表一样直观 地反映被测量的连续变化过程及变化趋势。例如 电容器的充放电过程等。

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7.2 电路原理7106单片 位双积分A/D转换器 单片3 一、7106单片3 / 2 位双积分A/D转换器1

(1)71

06为大规模COMS集成电路，采用单电源供电，电压范围较宽， 7106为大规模COMS集成电路，采用单电源供电，电压范围较宽， 为大规模COMS集成电路9V叠层电池 规定为7 15V,常选用9V叠层电池，以利于仪表的小型化。 规定为7-15V,常选用9V叠层电池，以利于仪表的小型化。

(2)外围电路，可直接驱动LCD显示器，只需配上五个电阻和五个电容 外围电路，可直接驱动LCD显示器，只需配上五个电阻和五个电容 LCD显示器即可构成基本量程直流数字电压表，再加上转换开关及其他辅助电路， 即可构成基本量程直流数字电压表，再加上转换开关及其他辅助电路，适 于构成袖珍式数字万用表。 构成袖珍式数字万用表。

(3)有较高的输入阻抗，典型值为，对输入信号无衰减作用。 有较高的输入阻抗，典型值为，对输入信号无衰减作用。 (4)内设时钟电路，可采用低成本的阻容振荡器或高频率稳定度的石英 内设时钟电路，可采用低成本的阻容振荡器或高频率稳定度的石英晶体振荡器，亦可外接时钟信号。 晶体振荡器，亦可外接时钟信号。

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(5)能自动显示极性，并通过内部时钟电路实现自动调零。利用外部电 能自动显示极性，并通过内部时钟电路实现自动调零。路还可显示超量程(超限溢出),标志符号和小数点。 路还可显示超量程(超限溢出),标志符号和小数点。 ),标志符号和小数点

(6)芯片内部V+与COM之间有稳定性好典型值为2.9V的基准电压源。利用 芯片内部V+ COM之间有稳定性好典型值为2.9V的基准电压源 V+与 之间有稳定性好典型值为2.9V的基准电压源。电阻分压器，可获得所需的基准电压V 以保证A/D 电阻分压器，可获得所需的基准电压VREF 以保证A/D 转换器的准确度可达 0.01%± 个字。 0.01%±1个字。

(7)可以方便地进行功能检查。 可以方便地进行功能检查。 (8)噪声、失调、增益、温漂都很低。可靠性高、抗干扰能力强、使用寿 噪声、失调、增益、温漂都很低。可靠性高、抗干扰能力强、命长。 命长。

(9)A/D 转换器的速率较低，通常选用2.5-5次/秒，能满足常规电工、电 转换器的速率较低，通常选用2.5 2.5能满足常规电工、子测量需要。 子测量需要。

(10)工作温度0℃-70℃ ,受液晶显示器的限制不宜超过40℃,相对湿度 10)工作温度0 70℃ 受液晶显示器的限制不宜超过40 40℃80%。 80%。

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二、7106芯片的管脚排列与功能 芯片的管脚排列与功能表7-111 B1 10 C1 7 OSC1 6 5 4 3 2 1 9 D1 8 V+ HOLD DEEN INTEN TEST OSC2 OSC3

序号44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34

符号TEST V

+ BP VINLO( IN- ) ININHI ( IN+ ) COM VREF+ 测试端 电源正极

功能

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

A1 F1 G1 E1 D2 C2 B2 A2 F2 E2 D3 POL AB4 G3 G2 BP C3

VREF+ VREF- CREF+ CREF- COM

3 8 28 34 38 39 40 44

液晶显示器背面公共电极 电源负极 模拟输入信号低端 模拟输入信号高端 模拟信号的公共端，模拟地 基准电压正端

7106

INHI INLO A/Z BUF INT V- - LB 33

B3

E3

23

24

25

26

27

28

29

30

A3

F3

31

32

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/h671.html