篇五：数字万用表
数字万用表的设计
摘要：
数字万用表又称数字多用表，它是一种将测量的模拟量转换为数字量，由液晶显示板或LED数码管显示测量值的数字化测量仪表, DT830B是一种常用的数字万用表，是一种将所测的模拟量转换为数字量，由LCD液晶显示板显示测量值的数字化测量仪表。该表使用7106型的A/D转换芯片，配3 1/2位的LCD液晶显示屏，表内使用一只电位器来调整精度，一节9V电池做电源，量程开关兼做电源开关。
关键词：
数字万用表 工作原理 焊接工艺
引言：
数字万用表根据内部结构不同可以分为普通数字万用表、单片机数字万用表和智能数字万用表。它的主要功能有测量直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、电阻、电容、二极管。它具有高准确度和高分辨力、测量功能强、输入阻抗高、功率低、可靠性高等特性，本文主要介绍了普通数字万用表的结构、功能、原理以及焊接方面的知识。
一、 系统整体设计
数字万用表的基本电路是一个表头电路，它所完成的基本功能是将输入的直流电压（模拟量）量化，并输出，其它的功能一般需要增加外部电路。
内部电路主要包括：直流数字电压表、交流-直流转换电路、电流-电压转换电路、电阻-电压转换电路、电源供电电路和显示电路。核心在于直流数字电压表，它由阻容滤波器、前置放大电路和模数转换电路组成。
基本工作原理是检测的信号经万用表的表笔接入万用表，信号进行阻容滤波和前置放大，然后万用表根据用户选择的相应档位进行相应的信号转换、再将模拟信号转换成数字信号，最后将数值经显示驱动电路输出在显示屏幕上。
万用表结构框图:
→
→
输入
→→→ → →
→→系统硬件设计
DT830B主要有三部分构成，输入电路部分，模数转换部分，显示部分。输入部分通过红黑表笔引入外部信号，选择所需测量的档位，内部电路进行交直流转换进行测量。模数转换部分把接收到的模拟信号转换成数字信号进行输出显示。模数部分主要由集成电路ICL7106完成，它是DT830B的核心元件，期内部包含双积分A/D转换器、显示锁存器、七段译码器和显示驱动器，它的实质是满量程200mV数字电压表。
无论测的是电压还是电流，都经过参数转换电路，分压或分流最终转换成最大值为200mV的电压信号输入7106，输入7106的直流信号被接入一个A/D转换器，转换成数字信号，然后送入译码器转换成驱动LCD的七段数码管，小数点由选择开关设定。A/D转换器的时钟是由OSC引脚外接的电容和电阻与芯片内部电路组成的。
测量交流与直流的区别就是用一个普通二极管代替了两个274Ω电阻，二极管做半波整流把交流电变成直流电，输出脉动直流电压，经过分压电阻后，有7106的A/D转换器的正向积分过程取出平均电流值最后由LCD显示测量结果。
1、 直流电压的测量
原理： 数字电压表的作用就是测量直流电压，但是它的量程有限，为了扩大量程可以在数字电压表表头前面加一个分压电路，这样就可以满足要求，电路如图2所示
图2
数字电压表的量程为200mV
5档量程的分压比分别为1、0.1、0.01、0.001和0.0001，对应的量程分别为200mV、2V、20V、200V和2000V。
例如：其中2V档的分压比为
(R2+R3+R4+R5)/(R1+R2+R3+R4+R5)=1000K/10M=0.1
其余各档的分压比可同样算出。
实际设计时是根据各档的分压比和总电阻来确定各分压电阻的。如先确定
R总＝R1?R2?R3?R4?R5?10M
再计算2000V档的电阻
R5?0.0001R总＝1K
再逐档计算R4、R5、R2、R1。
2、直流电流的测量
原理：因为数字电压表只能测电压，所以思路就是将直流电流转化为直流电压，用合适的电阻把待测电流转换为相应的电压，再进行测量，数字电压表的内
阻远远小于电阻R,所以其示数可以近似的等于R两端的电压。原理如图
3
图3电流测量原理
实用数字万用表的直流电流档电路，如图4所示。
图4实用分流器电路
为了保护电路，加上熔断电流为2A的保险丝FUSE,D1 D2为硅管，起过压保护作用，使通过的电压在-0.7到+0.7之间
图4中各档分流电阻是这样计算的，先计算最大电流档（2A）的分流电阻R5（数
字电压表最大输入为200mV）
R5?
再计算200mA档的R4：R4?U00.2V??0.1(?)， Im52AU00.2?R5??0.1?0.9(?) Im40.2
依次可以计算出R3、R2和R1。
3、交流电压、电流的测量电路
原理：直接在直流电压、电流的基础上， 在分压器或分流器之后串入了一个交流—直流（AC--DC）变换器，如图5所示。
图5
变换器主要由集成运算放大器、整流二极管、RC滤波电容等组成，还包含一个能调整输出电压高低的电位器：AC—DC校准电位器，用来对交流电压档进行校准，调整该电位器可使数字电压表头的显示值等于被测交流电压的有效值。
4、电阻测量电路
原理：被测电阻和基准电阻串联后接在基准电压源上，被测电阻上的压降作为基本表的电压输入端，通过选择开关改变基准电阻的大小，就可以实现多量程电阻测量，其原理如图6所示。
图6实用电路