數(shù)字萬用表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

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1、數(shù)字萬用表設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)趙龍宇PB06005068一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握數(shù)字萬用表的工作原理、組成和特性2.掌握數(shù)字萬用表的校準(zhǔn)方法和使用方法3.掌握分壓及分流電路的連接和計(jì)算4.了解整流濾波電路和過壓過流保護(hù)電路的功用二、實(shí)驗(yàn)儀器1.DM-Ⅰ數(shù)字萬用表設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)儀一臺2.三位半或四位半數(shù)字萬用表一臺三、實(shí)驗(yàn)原理1.數(shù)字萬用表的特性與指針式萬用表相比較，數(shù)字萬用表有如下優(yōu)良特性：⑴高準(zhǔn)確度和高分辨力三位半數(shù)字式電壓表頭的準(zhǔn)確度為±0.5％，四位半的表頭可達(dá)±0.03％，而指針式萬用表中使用的磁電系表頭的準(zhǔn)確度通常僅為±2.5％。分

2、辨力即表頭最低位上一個(gè)字所代表的被測量數(shù)值，它代表了儀表的靈敏度。通常三位半數(shù)字萬用表的分辨力可達(dá)到電壓0.1mV、電流（指電流強(qiáng)度，下同）0.1μA、電阻0.1Ω，遠(yuǎn)高于一般的指針式萬用表。⑵電壓表具有高的輸入阻抗電壓表的輸入阻抗越高，對被測電路影響越小，測量準(zhǔn)確性也越高。三位半數(shù)字萬用表電壓擋的輸入阻抗一般為10MΩ，四位半的則大于100MΩ。而指針式萬用表電壓擋輸入阻抗的典型值是20～100kΩ/V。⑶測量速率快數(shù)字表的速率指每秒鐘能完成測量并顯示的次數(shù)，它主要取決于A/D轉(zhuǎn)換的速率。三位半和四位半數(shù)字萬用表的測量速率

3、通常為每秒2～4次，高的可達(dá)每秒幾十次。⑷自動(dòng)判別極性指針式萬用表通常采用單向偏轉(zhuǎn)的表頭，被測量極性反向時(shí)指針會(huì)反打，極易損壞。而數(shù)字萬用表能自動(dòng)判別并顯示被測量的極性，使用起來格外方便。8⑸全部測量實(shí)現(xiàn)數(shù)字式直讀指針式萬用表盡管刻畫了多條刻度線，也不能對所有擋進(jìn)行直接讀數(shù)，需要使用者進(jìn)行換算、小數(shù)點(diǎn)定位，易出差錯(cuò)。特別是電阻擋的刻度，既反向讀數(shù)（由大到小）又是非線性刻度，還要考慮擋的倍乘。而數(shù)字萬用表則沒有這些問題，換擋時(shí)小數(shù)點(diǎn)自動(dòng)顯示，所有測量擋都可以直接讀數(shù)，不用換算、倍乘。⑹自動(dòng)調(diào)零由于采用了自動(dòng)調(diào)零電路，數(shù)字萬用表

4、校準(zhǔn)好以后使用時(shí)無需調(diào)校，比指針式萬用表方便許多。⑺抗過載能力強(qiáng)數(shù)字萬用表具備比較完善的保護(hù)電路，具有較強(qiáng)的抗過壓過流的能力。當(dāng)然，數(shù)字萬用表也有一些弱點(diǎn)，如：⑴測量時(shí)不象指針式儀表那樣能清楚直觀地觀察到指針偏轉(zhuǎn)的過程，在觀察充放電等過程時(shí)不夠方便。不過有些新型數(shù)字表增加了液晶顯示條，能模擬指針偏轉(zhuǎn)，彌補(bǔ)這一不足。⑵數(shù)字萬用表的量程轉(zhuǎn)換開關(guān)通常與電路板是一體的，觸點(diǎn)容量小，耐壓不很高，有的機(jī)械強(qiáng)度不夠高，壽命不夠長，導(dǎo)致用舊以后換擋不可靠。⑶一般數(shù)字萬用表的V/Ω擋公用一個(gè)表筆插孔，而A擋單獨(dú)用一個(gè)插孔。使用時(shí)應(yīng)注意根據(jù)被測

5、量調(diào)換插孔，否則可能造成測量錯(cuò)誤或儀表損壞。1.數(shù)字萬用表的基本組成數(shù)字顯示屏（LED或液晶）模數(shù)轉(zhuǎn)換，譯碼驅(qū)動(dòng)基準(zhǔn)電壓小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)（配合被測量與量程）過壓過流保護(hù)過壓過流保護(hù)分檔電阻（量程轉(zhuǎn)換）分壓器（量程轉(zhuǎn)換）分流器（量程轉(zhuǎn)換）交流直流變換器（放大、整流、濾波）直流被測量輸入交流VREF電流電壓電阻VIN圖（1）　數(shù)字萬用表的基本組成除了圖（1）中的基本組成部分之外，數(shù)字萬用表通常還有蜂鳴器電路、二極管檢測電路、三極管hFE測量電路、低電壓指示電路等（如DT830A型）。有的表還設(shè)有電容測量電路、溫度測量電8路、自動(dòng)延時(shí)關(guān)

6、機(jī)電路等（如DT890C+、M890D、KT105等型號）。更新型的還有電感、頻率測量電路（如DT930F+、KT102、VC9808等型號）。[本實(shí)驗(yàn)只研究數(shù)字萬用表的基本組成部分]1.直流電壓測量電路在數(shù)字電壓表頭前面加一級分壓電路（分壓器），可以擴(kuò)展直流電壓測量的量程。如圖２所示，U0為數(shù)字電壓表頭的量程（如200mV），r為其內(nèi)阻（如10MΩ），r1、r2為分壓電阻，Ui0為擴(kuò)展后的量程。10M99k9k1M1k數(shù)字電壓表200mV200V20V2VUi2000VIN+IN－數(shù)字電壓表r1r２r０～U0０～Ui0圖（

7、２）分壓電路原理圖（３）多量程分壓器原理由于r>>r2，所以分壓比為　2000V數(shù)字電壓表1k9k90k900k9MR5R4R3R2R1Ui200mV2V200V20VIN+IN－擴(kuò)展后的量程為多量程分壓器原理電路見圖（３），５擋量程的分壓比分別為１、0.1、0.01、0.001和0.0001，對應(yīng)的量程分別為200mV、2V、20V、200V和2000V。采用圖３的分壓電路雖然可以擴(kuò)展電壓表的量程，但在小量程擋明顯降低了電壓表的輸入阻抗，這在實(shí)際使用中是所不希望的。所以，實(shí)際數(shù)字萬用表的直流電壓擋電路為圖（４）所示，它能在

8、不降低輸入阻抗的情況下，達(dá)到同樣的分壓效果。例如：其中200V擋的分壓比為　　　　　其余各擋的分壓比可同樣算出，請同學(xué)們自己計(jì)算。圖（４）　實(shí)用分壓器電路實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)是根據(jù)各擋的分壓比和總電阻來確定各分壓電阻的。如先確定R總＝R1+R2+R3+R4+R5=10M8再計(jì)算2000V擋的電阻