萬用表使用方法詳解

萬用表使用方法詳解Eli.liu日期：2014.09.01一、數(shù)字萬用表的基本原理二、數(shù)字萬用表的技術指標三、數(shù)字萬用表的測量等效電路四、部門使用數(shù)字萬用表簡介目錄一、數(shù)字萬用表的基本原理1.數(shù)字萬用表功能

數(shù)字萬用表DMM(DigitalMultiMeter)，是指可以直接測量電壓、電流、電阻或其它電參量，其功能可任意組合并以十進制數(shù)字顯示被測量的電測量儀表。

數(shù)字萬用表的平臺構建方案如下圖所示：

一、數(shù)字萬用表的基本原理2.數(shù)字萬用表結構框圖

數(shù)字萬用表的結構框圖如下圖所示，直流電壓、電流與電阻的測量可以直接通過ADC與MCU進行處理，處理所得的值送交LCD顯示。而交流部分則要經(jīng)過一個真有效值轉(zhuǎn)換芯片之后再進入ADC，對于電容和頻率要先經(jīng)過CPLD之后再進入ADC，所有的計算，處理以及校正都在MCU之中進行。MCU的外圍模塊還包括按鍵功能模塊，LCD顯示模塊，RS232通信模塊。二、數(shù)字萬用表的技術指標1.真有效值（TRMS）

交流電壓的測量實際上是測量其真有效值，所謂真有效值即為“真正有效值”之意，英文縮寫為“TRMS”，也稱為真均方根值，它的定義如下：

經(jīng)過變換，上式等效為：

從上式可知，對輸入電壓依次進行“取絕對值→平方/除法→取平均值”運算，便能得到交流電壓的有效值。二、數(shù)字萬用表的技術指標1.真有效值（TRMS）

隨著集成電路的迅速發(fā)展，近年來出現(xiàn)了各種真有效值AC/DC轉(zhuǎn)換器。AD公司的AD536芯片，就是一款能準確、實時測量各種電壓波形的有效值的TRMS/DC轉(zhuǎn)換器。其原理圖如下所示：

真有效值儀表的最大優(yōu)點是能夠精確測量各種電壓波形的有效值，而不必考慮被測波形的參數(shù)以及失真。二、數(shù)字萬用表的技術指標2.顯示位數(shù)

顯示位數(shù)：指能顯示0～9共十個完整數(shù)碼的顯示器的位數(shù)。

能顯示0～9十個完整數(shù)碼的顯示器的位數(shù)稱為完整位或滿位；只能顯示“1”或“0”，是不完整位，稱之為1/2位或半位。不完整位通常是最高位。最高位只能取0~5的位稱為?位。5?位指數(shù)字電壓表的最大顯示為599999。一個3位半的表，后三位可以顯示三個從0到9的全數(shù)字位，前一位只顯示一個半位（顯示1或顯示0）。二、數(shù)字萬用表的技術指標3.量程

指測量電壓范圍的上限值與下限值之差，包括基本量程和擴展量程?；玖砍蹋何唇?jīng)衰減器和放大器的量程稱為基本量程，如1V或10V，也有的為2V或5V，基本量程的測量誤差最??；擴展量程：借助于衰減器和輸入放大器的適當配合來完成量程擴大的。二、數(shù)字萬用表的技術指標4.分辨率-靈敏度

指數(shù)字電壓表能夠顯示被測電壓的最小變化值，即最小量程時顯示器末位跳一個字所需的最小輸入電壓。在不同的量程上分辨率是不同的，最小量程的分辨率是最高的。數(shù)字萬用表的分辨率一般用位數(shù)或字表示。例如DT-890型DVM為三位半電壓表，在最小量程200mV上滿度值為199.9mV，則其分辨率為0.1mV。一個3位半的數(shù)字表可以達到1999字的分辨率；一塊4位半的數(shù)字萬用表可以達到19999字的分辨率。

現(xiàn)在的4位半數(shù)字萬用表的分辨率已經(jīng)提高到32000或50000字。二、數(shù)字萬用表的技術指標5.精度

萬用表的精度是指在特定的使用環(huán)境下,出現(xiàn)的最大允許誤差。換句話說，精度就是用來表明數(shù)字多用表的測量值與被測信號的實際值的接近程度。對于數(shù)字萬用表來說，精度通常使用讀數(shù)的百分數(shù)表示如，1%的讀數(shù)精度的含義是數(shù)字萬用表顯示100.0V時，實際的電壓可能會在99.0V到101.0V之間。在詳細說明書中可能會有特定數(shù)值加到基本精度中，它的含義就是，對顯示的最右端進行變換要加的字數(shù)。在前面的例子中，精度可能會標為±(1%+2)。因此，如果萬用表的讀數(shù)是100.0V，實際的電壓會在98.8V到101.2V之間。二、數(shù)字萬用表的技術指標6.誤差

誤差分為固有誤差和工作誤差。對于固有誤差主要是讀數(shù)誤差和滿度誤差。ΔU=±(α%·Ux+β%·Um)式中：α——誤差的相對項系數(shù)

β——誤差的固定項系數(shù)

Ux——被測電壓讀數(shù)

Um——DVM量程的滿度值工作誤差是指在額定工作條件下的誤差，通常也用絕對誤差的形式表示。三、數(shù)字萬用表的測試電路1.直流電壓測量電路

采用電阻分壓器把基本量程為200mV的表擴展成五量程的直流數(shù)字電壓表。RP2是分壓電阻，通過調(diào)整RP2使R7+RP2=9MΩ。R6是限流保護電阻，C17是消除高頻噪聲干擾的電容。ICL7106是MAXIM公司的單片智能數(shù)字萬用表專用芯片。三、數(shù)字萬用表的測試電路1.直流電壓測量電路測量原理電路如左圖所示當開關打到最上面時，為200mv檔；當開關打到2V時，由分壓電阻計算可知：數(shù)字電壓表r1r２r０～U0０～Ui0依次可計算其他檔位電壓。三、數(shù)字萬用表的測試電路2.直流電流測量電路

R1、R3～R5、RCU組成了I-V轉(zhuǎn)換器。被測輸入電流流過分流電阻時產(chǎn)生壓降，作為基本表的輸入電壓，這就實現(xiàn)了I-V轉(zhuǎn)換。FU是快速熔絲管，串在輸入端，作過流保護，硅二極管D1、D2接成雙向限幅電路，作為過壓保護元件。三、數(shù)字萬用表的測試電路2.直流電流測量電路測量原理電路如左圖所示基本量程的量程電壓為200mv，當電流檔打到10A時，計算電阻值為：當打到200mA時，可計算電阻為：數(shù)字電壓表IN+IN－RUiIi三、數(shù)字萬用表的測試電路3.交流電壓測量電路

對交流信號的測量，首先要經(jīng)過一個隔直電容,去除其中的直流信號，經(jīng)緩沖器后，通過低通濾波器、頻率補償，RMS真有效值轉(zhuǎn)換芯片處理后，才可得到穩(wěn)定的直流信號。1、隔直電容2、低通濾波器3、程控電容EQ4、RMS真有效值轉(zhuǎn)換器三、數(shù)字萬用表的測試電路3.交流電壓測量電路

當檔位打在交流毫伏時，其量程有50mV，500mV兩種，交流信號經(jīng)過x1放大器進行緩沖，然后通過低通濾波器，濾掉高頻干擾信號，在這里分成兩路，50mV經(jīng)過x10放大器，500mV則經(jīng)過xl放大器，其目的是在這里都變成500mV的交流信號，然后經(jīng)過程控電容EQ進行頻率補償，再經(jīng)過RMS真有效值轉(zhuǎn)換器，把交流信號轉(zhuǎn)換成直流信號，再經(jīng)過x4放大器，讓其直流信號變成±2.2V之間的直流電壓信號進入AD。交流測量的量程有5V，50V，500V。原理與交流毫伏的測量相同，只是首先要把利用分壓電阻，很容易得到想要的值。三、數(shù)字萬用表的測試電路4.交流電流測量電路

交流電流的測量方法與直流電流相同，采集的交流電壓，經(jīng)緩沖后，再經(jīng)低通濾波器，再經(jīng)過頻率補償與RMS真有效值轉(zhuǎn)換，得到的直流電壓信號經(jīng)過放大相應倍數(shù)的放大器，后送入AD。三、數(shù)字萬用表的測試電路5.電阻測量電路三、數(shù)字萬用表的測試電路5.電阻測量電路測量原理電路如左圖所示：采用2.5V的恒流源作為歐姆激勵，在此恒流源上串聯(lián)標準電阻Rc和Rx，R10、R11、R12、R13和R14作為標準電阻Rc，在電阻端子和公共端子之間連接被測電阻，這樣T1