数字万用表设计与应用.docVIP

目 录 一、数字万用表的基本组成 1 二、数字万用表的工作原理与设计原理 1 三、ICL7106型三位半单片（A/D）转换器 1 3.1 ICL7106的性能特点 1 3.2 ICL7106型三位半单片（A/D）转换器工作原理 2 3.3 由ICL7106构成的三位半数字电压表 3 3.4量程设计 3 四、测量电路 4 4.1 直流电压测量电路 4 4.2 直流电流测量电路 5 4.3 交流电压、电流测量电路 6 4.4 电阻测量电路 7 五、基本电路及及相关转换电路 8 5.1 交流/直流转换电路 8 5.2 电流/电压转换电路 8 5.3电阻/电压转换电路 9 六、组装、调试内容 9 七、应用实例 10 八、使用注意 11 九、故障排除 11 一、数字万用表的基本组成 二、数字万用表的工作原理与设计原理 工作原理：万用表的基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头。 当微小电流通过表头，就会有电流指示。但表头不能通过大电流，所以，必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻。 设计原理：数字万用表的测量过程由转换电路将被测量转换成直流电压信号， 再由模/数(A/D)转换器将电压模拟量转换成数字量，然后通过电子计数器计数，最后把测量结果用数字直接显示在显示屏上。万用表测量电压、电流和电阻功能是通过转换电路部分实现的，而电流、电阻的测量都是基于电压的测量，也就是说数字万用表是在数字直流电压表的基础上扩展而成的。数字直流电压表A/D转换器将随时间连续变化的模拟电压量变换成数字量，再由电子计数器对数字量进行计数得到测量结果，再由译码显示电路将测量结果显示出来。逻辑控制电路控制电路的协调工作，在时钟的作用下按顺序完成整个测量过程。 三、ICL7106型三位半单片（A/D）转换器 3.1 ICL7106的性能特点 项目 ICL7106 转换速率 0.1~15次/s 输入阻抗 10000M 基准电压 100．0V（100mV量程） 1．000V（1V量程） 封装形式 DIP-40 电源电压 单电源供电，电源电压范围是7~15V，典型值为9V 显示器 LED显示器 显示方式 静态显示，驱动线多 显示特点 亮度低，亮暗对比度小，寿命短，微功耗 输出功能 无BCD码输出，不能配计算机或打印机 外围电路 外围电路简单，只需5个电阻和5个电容 表1 3.2 ICL7106型三位半单片（A/D）转换器工作原理 该系统采用ICL7106、四个共阴极LED数码管，ICL7106内部包括模拟电路（即双积分A/D转换器）、数字电路两大部分。输入电压经量程转换进入ICL7106进行A/D转换，直接在数码器上显示。ICL7106只有液晶笔段及背电极驱动，没有小数点驱动端。为显示小数点，需另加外围电路。 原理框图： 图（2） 3.3 由ICL7106构成的三位半数字电压表 由ICL7106构成的三位半数字电压表如图所示，图中省略了小数点显示的控制电路。该仪表的量程Um=200mV,称为基本表或基本档。下面介绍各外围元件的作用。 图3 、 分别为震荡电阻和震荡电容。、RP组成基准电压的分压电路。其中，RP宜采用精密多圈电位器，为固定电阻，调整RP可使基准电压=100.0mV。、为模拟输入端的高阻容式滤波器，以提高仪表的抗干扰能力。因ICT7106的输入阻抗很高,输入电流极小,=0.01μF。、分别为基准电容和自动调零电容。、依次为积分电阻和积分电容。 3.4量程设计 由ICL7106构成的三位半数字电压表基本量程为200mV。如果需要改为2V量程，应该变上图的基准电压分压电阻、自动调零电容和积分电阻的数值，其余元件值不变，这两种量程的元件对照见表 200mv与2V两成元件对照表 表2 （1）有的200mV基本表取=47kΩ,2V量程就应取470 kΩ （2）改成1,5 kΩ后会增加功耗，降低叠成电池的使用寿命，为此可把RP的电阻值调整到23.5 kΩ，使与RP的总阻值仍等于25 kΩ。RP采用27~40 kΩ的多圈电位器。 （3）鉴于基准电压一般不超过1V，因此只能改装成2V量程的数字电压表。 四、测量电路 4.1 直流电压测量电路 在数字电压表头前面加一级分压电路（分压器），可以扩展直流电压测量的量程。如图（4）所示，为数字电压表头的量程（如200mV），r为其内阻（如10MΩ），、为分压电阻，为扩展后的量程。 图（4） 分压电路原理 图（5） 多量程分压器原理 由于r