数字万用表的基本原理

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1、数字万用表的基本原理摘要：数字万用表是当前电子、电工、仪表、仪器和测量领域大量使用的一种基本测量工具，随着时代科技的进步，数字万用表的功能越来越强大，把电量及非电量的测量技术提高到崭新水平。万用表又叫多用表、三用表、复用表，万用表分为指针式万用表和数字万用表引。是一种多功能、多量程的测量仪表，一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、电阻等，有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数。本文通过对胜利9806+型号万用表的学习，了解了胜利9806+万用表的特性、组成以及工作原理。掌握了分压分流电路的计算和连接。

2、关键词：数字万用表、工作原理、分压分流0引言数字万用表亦称数字多用表，简称DMM(DigtialMultimeter)。它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转化成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式万用表功能单一精度低，不能满足数字化时代的需要，采用单片的数字万用表精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，目前，由各种单片机芯片构成的数字万用表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测试领域，显示着强大的生命力。1数字万用表的特性与指针式万用表相比较，数字万用表有如下优良特性：(1)高准确

3、度和高分辨力(2)测电压时具有高的输入阻抗(3)测量速率快(4)自动判别极性(5)全部测量实现数字直读(6)自动调零(7)抗过载能力强当然，数字万用表也有一些弱点，如：(1)测量时不像指针式仪表那样能清楚直观地观察到指针偏转的过程，在观察充放电等过程时不够方便。(2)数字万用表的量程转换开关通常与电路板是一体的，触点容量小，耐压不很高，有的机械强度不够高，寿命不够长，导致用旧以后换档不可靠。(3)一般万用表的V/Ω档公用一个表笔插孔，而A档单独用一个插孔。使用时应注意根据被测量调换插孔，否则可能造成测量错误或仪表损坏。2数字万用表的基

4、本组成数字万用表是由数字电压表配上相应的功能转换电路构成的，它可对交、直流电压交、直流电流、电阻、电容以及频率等多种参数进行直接测量。数字电压表通常使用一块集成电路芯片,它将A/D转换器与能够直接驱动显示器的显示逻辑控制器集成在一起，在其周围配上相关的电阻器、电容器和显示器,组成数字万用表表头。它只测量直流电压，其它参数必须转换成和其自身大小成一定比例关系的直流电压后才能被测量。数字万用表的整体性能主要由这一数字表头的性能决定。数字电压表是数字万用表的核心，A/D转换器是数字电压表的核心，不同的A/D转换器构成不同原理的数字万用表。功

5、能转换电路是数字万用表实现多参数测量的必备电路。电压、电流的测量电路一般由无源的分压、分流电阻网络组成；交、直流转换电路与电阻、电容等电参数测量的转换电路，一般采用有源器件组成的网络来实现。功能选择可通过机械式开关的切换来实现，量程选择可通过转换开关切换，也可以通过自动量程切换电路来实现。数字万用表的基本功能是测量交直流电压、交直流电流以及测量电阻，其基本组成如下图1所示。图1数字万用表的基本组成2.1模数(A/D)转换与数字显示电路常见的物理量都是幅值(大小)连续变化的所谓模拟量(模拟信号)。指针式仪表可以直接对模拟电压、电流进行显

6、示。而对数字式仪表，需要把模拟电信号(通常是电压信号)转换成数字信号，再进行显示和处理(如存储、传输、打印、运算等)。数字信号与模拟信号不同，其幅值(大小)是不连续的。这种情况被称为是“量化的”。若最小量化单位(量化台阶)为，则数字信号的大小一定是的整数倍，该整数可以用二进制数码表示。但为了能直观地读出信号大小的数值，需经过数码变换(译码)后由数码管或液晶屏显示出来。例如，设=0.1mV，我们把被测电压U与比较，看U是的多少倍，并把结果四舍五入取为整数(二进制)。一般情况下，N≥1000即可满足测量精度要求(量化误差≤1/1000=0

7、.1%)。最常见的数字表头的最大示数为1999，被称为三位半(3_1/2)数字表。对上述情况，我们把小数点定在最末位之前，显示出来的就是以mV为单位的被测电压的大小。如：U是(0.1mV)的1234倍，即N=1234，显示结果为123.4mV。这样的数字表头，再加上电压极性判别显示电路，就可以测量显示-199.9～199.9mV的电压，显示精度为0.1mV。由上可见，数字测量仪表的核心是模数(A/D)转换、译码显示电路。A/D转换一般又可分为量化、编码两个步骤。本论文其核心是一个四位半数字表头，它由数字表专用A/D转换译码驱动集成电路

8、和外围元件、LCD数码管构成。主要芯片为ICL7129。运用ICL7129制作LCD液晶显示4_1/2数字电压表头如图2所示，具有非常高性能。图24_1/2数字电压表头ICL7129的主要特点：(1)用于CMOS大规模集