數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量原理

　　數(shù)字萬(wàn)用表的類(lèi)型多達(dá)上百種，按量程轉(zhuǎn)換方式分類(lèi)，可分為手動(dòng)量程式數(shù)字萬(wàn)用表、自動(dòng)量程式數(shù)字萬(wàn)用表和自動(dòng)／手動(dòng)量程數(shù)字萬(wàn)用表；按用途和功能分類(lèi)，可分為低檔普及型（如DT830型數(shù)字萬(wàn)用表）數(shù)字萬(wàn)用表、中檔數(shù)字萬(wàn)用表、智能數(shù)字萬(wàn)用表、多重顯示數(shù)字萬(wàn)用表和專(zhuān)用數(shù)字儀表等；按形狀大小分，可分為袖珍式和臺(tái)式兩種。數(shù)字萬(wàn)用表的類(lèi)型雖多，但測(cè)量原理基本相同。下面以袖珍式DT830數(shù)字萬(wàn)用表為例，介紹數(shù)字萬(wàn)用表的測(cè)量原理。DT830屬于袖珍式數(shù)字萬(wàn)用表，采用9V疊層電池供電，整機(jī)功耗約20mW；采用LCD液晶顯示數(shù)字，Z大顯示數(shù)字為±1999，因而屬于3z位萬(wàn)用表。
　　同其他數(shù)字萬(wàn)用表一樣，DT830型數(shù)字萬(wàn)用表的核心也是直流數(shù)字電壓表DVM（基本表）。它主要由外圍電路、雙積分A／D轉(zhuǎn)換器及顯示器組成。其中，A／D轉(zhuǎn)換、計(jì)數(shù)、譯碼等電路都是由大規(guī)模集成電路芯片ICL7106構(gòu)成的。
　　（1）直流電壓測(cè)量電路 圖1為數(shù)字萬(wàn)用表直流電壓測(cè)量電路原理圖，該電路是由電阻分壓器所組成的外圍電路和基本表構(gòu)成。把基本量程為200mV的量程擴(kuò)展為五量程的直流電壓擋。圖中斜線區(qū)是導(dǎo)電橡膠，起連接作用。

　　圖1 數(shù)字萬(wàn)用表直流電壓測(cè)量電路原理圖
　　（2）直流電流測(cè)量電路 圖2為數(shù)字萬(wàn)用表直流電流測(cè)量電路原理圖，圖中VD1、VD2為保護(hù)二極管，當(dāng)基本表IN＋、IN一兩端電壓大于ZOOmV時(shí)，VD1導(dǎo)通，當(dāng)被測(cè)量電位端接入IN一時(shí)，VD2導(dǎo)通，從而保護(hù)了基本表的正常工作，起到“守門(mén)”的作用。R2～R5、RC．分別為各擋的取樣電阻，它們共同組成了電流－電壓轉(zhuǎn)換器（I／U），即測(cè)量時(shí)，被測(cè)電流△在取樣電阻上產(chǎn)生電壓，該電壓輸人至IN＋、IN—兩端，從而得到了被測(cè)電流的量值。若合理地選配各電流量程的取樣電阻，就能使基本表直接顯示被測(cè)電流量的大小。

　　圖2 數(shù)字萬(wàn)用表直流電流測(cè)量電路原理圖
　�。�3）交流電壓測(cè)量電路 圖3為數(shù)字萬(wàn)用表交流電壓測(cè)量電路原理圖。由圖可見(jiàn)，它主要由輸入通道、降壓電阻、量程選擇開(kāi)關(guān)、耦合電路、放大器輸入保護(hù)電路、運(yùn)算放大器輸人保護(hù)電路、運(yùn)算放大器、交－直流（AC／DC）轉(zhuǎn)換電路、環(huán)形濾波電路及ICL7l06芯片組成。
　　圖中，C1為輸入電容。VD11、VD12是C）的阻尼二極管，它可以防止C1兩端出現(xiàn)過(guò)電壓而影響放大器的輸入端。R21是為防止放大器輸入端出現(xiàn)直流分量而設(shè)計(jì)的直流通道。VD5、VD6互為反向連接，稱(chēng)為鉗位二極管，起“守門(mén)”作用，防止輸入至運(yùn)算放大器062的信號(hào)超過(guò)規(guī)定值。運(yùn)算放大器062完成對(duì)交流信號(hào)的放大，放大后的信號(hào)經(jīng)C5加到二極管VD7、VD8上，信號(hào)的負(fù)半周通過(guò)VD7，正半周通過(guò)VD8，完成對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行全波整流。經(jīng)整流后的脈動(dòng)直流電壓經(jīng)電阻R26、R31和電容C6、C10組成的濾波電路濾波后，在R27、RP4上提取部分信號(hào)輸人至基本表的輸人端IN＋。同時(shí)輸入至基本表的部分信號(hào)經(jīng)C3反饋到運(yùn)算放大器062的反相輸人端，以改善檢波器的整流特性。電容器CZ經(jīng)R22接地，C2、C3的電容量及質(zhì)量直接影響著放大器的頻率響應(yīng)。C2對(duì)高頻部分影響較大，C3對(duì)低頻部分影響較大。C4、R23承擔(dān)抑制或消除電路自勵(lì)的任務(wù)。若使基本表所獲得的直流電壓與交流輸入電壓的平均值成比例變化，可通過(guò)RP4進(jìn)行調(diào)節(jié)。R6～R10為分壓電阻，與直流電壓擋的分壓電阻共用。
　　（4）交流電流測(cè)量電路 交流電流測(cè)量電路與圖3所示出的交流電壓測(cè)量電路基本相同。只需將圖中的分壓器改成圖2中的分流器即可。故其分流電阻與直流電流擋共用，耦合電路及其后的電路與交流電壓測(cè)量電路共用。

　　圖3 數(shù)字萬(wàn)用表交流電壓測(cè)量電路原理圖
　　（5）直流電阻測(cè)量電路 圖4（a）為數(shù)字萬(wàn)用表直流電阻測(cè)量原理圖，圖中標(biāo)準(zhǔn)電阻Ro與待測(cè)電阻Rx串聯(lián)后接在基本表的V十和COM之間。V＋和vREF＋、vREF和IN＋、IN一和COM兩兩接通，用基本表的2.8V基準(zhǔn)電壓向Ro和Rx供電。其中UR。為基準(zhǔn)電壓，URx為輸入電壓。根據(jù)設(shè)計(jì)，當(dāng)Rx＝R0時(shí)顯示讀數(shù)為1000，當(dāng)Rx＝2R0時(shí)溢出顯示[因?yàn)?000＞ 1999（Z大顯示數(shù)）］。一般情況下有

　　圖4 數(shù)字萬(wàn)用表直流電阻測(cè)量電路
　　因此，只要固定若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻Ro，就可實(shí)現(xiàn)多量程電阻測(cè)量。圖4（b）為實(shí)際電阻測(cè)量電路。其中，R7～R12均為標(biāo)準(zhǔn)電阻，且與交流電壓擋分壓電阻共用。