数字万用表。
姓名：*** 学号：****** 专业：08电子信息工程x班。
数字万用表dmm(dital multimeter)采用大规模集成电路和液晶数字显示技术，具有结构简单、测量精度高、输入阻抗高、显示直观、过载能力强、功能全、耗电省、自动量程转换等优点，许多数字万用表还带有测电容、频率、温度等功能。
本课题的主要内容是理解dt-830型数字万用表的基本结构和原理，通过数字万用表的组装与调试，培养电子产品安装测试技能。
万用表的概述。
数字万用表是采用集成电路模/数转换器和液晶显示器，将被测量的数值直接以数字形式显示出来的一种电子测量仪表。
1.数字万用表的组成。
数字万用表是在直流数字电压表的基础上扩展而成的。为了能测量交流电压、电流、电阻、电容、二极管正向压降、晶体管放大系数等电量，必须增加相应的转换器，将被测电量转换成直流电压信号，再由a/d转换器转换成数字量，并以数字形式显示出来。它由功能转换器、a/d转换器、lcd显示器、电源和功能/量程转换开关等构成。
常用的数字万用表显示数字位数有三位半、四位半和五位半之分。对应的数字显示最大值分别为1999，19999和199999，并由此构成不同型号的数字万用表。
2.数字万用表的面板。
1)液晶显示器：显示位数为四位，最大显示数为±1999，若超过此数值，则显示1或-1。
2)量程开关：用来转换测量种类和量程。
3)电源开关：开关拨至"on"时，表内电源接通，可以正常工作；"off"时则关闭电源。
4)输入插座：黑表笔始终插在"com"孔内。红表笔可以根据测量种类和测量范围分别插入"v·ω ma"、"10a"插孔中。
1模数转换与数字显示电路。
常见的物理量都是幅值连续变化的所谓模拟量。指针式仪表可以直接对模拟电压、电流进行显示，而对数字式仪表，需要把模拟电信号转换成数字信号，再进行显示和处理。
数字信号与模拟信号不同，其幅值是不连续的。就是说数字信号的大小只能是某些分立的数值。若最小量化单位为δ，则数字信号的大小一定是δ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，需经过数码变换后由数码管或液晶屏显示出来。
例如，设δ＝0.1mv，把被测电压u与δ比较，看u是δ的多少倍，并把结果四舍五入取为整数n。然后，把n变换成显示码显示出来。
能准确得到并被显示出来的n是有限的，一般情况下，n≥1000即可满足测量精度要求。所以，最常见的数字表头的最大示数为1999，被称为三位半数字表。对上述情况，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u的大小。
如：u是δ（0.1mv）的1234倍，即n=1234，显示结果为123.
4（mv）。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。a/d转换及数字显示已是很成熟的电子技术，且已经制成大规模集成电路。
2直流电压测量电路。
在数字电压表头前面加一级分压电路，可以扩展直流电压测量的量程。如图2-1所示，u0为数字电压表头的量程（如200mv），r为其内阻（如10mω），r1、r2为分压电阻，ui0为扩展后的量程。
由于r >>r2，所以分压比为
扩展后的量程为。
图 2-1分压电路原理图 2-2多量程分压器原理。
多量程分压器原理电路见图2-2，5
3直流电流测量电路。
测量电流的原理是：根据欧姆定律，用合适的取样电阻把待测电流转换为相应的电压，再进行测量。如图2-3，由于r>>r，取样电阻r上的电压降为ui=rii ，即被测电流ii=ui/r,若数字表头的电压量程为u0，欲使电流档量程为i0，则该档的取样电阻为r=u0/i0 。
如u0=200mv，则i0=200ma档的分流电阻为r=1ω。
图2-3电流测量原理图2-4多量程分流器电路。
多量程分流器原理电路见图2-4。实际数字万用表的直流电流档电路为图2-5所示。
图2-5中各档分流电阻的阻值是这样计算的：
先计算最大电流档的分流电阻r5，2-3）
再计算下一档的，2-4）
依次可计算出r3、r2和r1 分别为。
图中的fuse是2a保险丝管，电流过大时会快速熔断，起过流保护作用。两只反向连接且与分流电阻并联的二极管d1、d2为塑封硅整流二极管，它们起双向限幅过压保护作用。正常测量时，输入电压小于硅二极管的正向导通压降，二极管截止，对测量毫无影响。
一旦输入电压大于0.7v，二极管立即导通，两端电压被限制住，保护仪表不被损坏。
用2a档测量时，若发现电流大于1a时，应不使测量时间超过20秒，以避免大电流引起的较高温升影响测量精度甚至损坏仪表。
4交流电压、电流测量电路。
数字万用表中交流电压、电流测量电路是在直流电压、电流测量电路的基础上，在分压器或分流器之后加入了一级交流-直流变换器，图2-6为其原理简图。
该ac-dc变换器主要由集成运算放大器、整流二极管、rc滤波器等组成，还包含一个能调整输出电压高低的电位器，用来对交流电压档进行校准之用。调整该电位器可使数字表头的显示值等于被测交流电压的有效值。
同直流电压档类似，出于对耐压、安全方面的考虑，交流电压最高档的量限通常限定为750v。数字万用表交流电压、电流档适用的频率范围通常为40~400hz，有些型号的交流档测量频率可达1000hz。
5电阻测量电路。
数字万用表中的电阻档采用的是比例测量法，其原理电路见图2-7。
稳压管zd提供测量基准电压，流过标准电阻r0和被测电阻rx的电流基本相等。所以a/d转换器的参考电压uref和输入电压uin有如下关系：
即2-6)根据所用a/d转换器的特性可知，数字表显示的是uin与uref的比值，当uin＝uref时显示“1000”，uin＝0.5uref时显示“500”，以此类推。所以，当rx＝r0时，表头将显示“1000”，当rx＝0.
5r0时显示“500”，这称为比例读数特性。
因此，我们只要选取不同的标准电阻并适当地对小数点进行定位，就能得到不同的电阻测量档。如对200ω档，取r01=100ω，小数点定在千位上。当rx变化时，显示值相应变化，可以从0.
001kω测到1.999kω。数字万用表多量程电阻档电路见图2-8。
由上分析可知，r1＝r01=100ω
r2＝r02－r01＝1000－100＝900ω
r3＝r03－r02＝10k－1k＝9k
图2-8中由正温度系数热敏电阻rt与晶体管t组成了过压保护电路，以防误用电阻档去测高电压时损坏集成电路。当误测高电压时，晶体管t发射极将击穿从而限制了输入电压的升高。同时rt随着电流的增加而发热，其阻值迅速增大，从而限制了电流的增加，使t的击穿电流不超过允许范围。
即t只是处于软击穿状态，不会损坏，一旦解除误操作，rt和t都能恢复正常。dt830b型数字万用表的设计原理。
1 dt830b型数字万用表的特点。
主电路采用典型数字表集成电路icl7106，性能稳定可靠技术成熟。且具有精度高、输入电阻大、读数直观、功能齐全、体积小巧等优点。采用单板结构，集成电路icl7106采用cob封装。
结构合理，只要有一般电子装配技术即可成功组装。
2 dt830b型数字万用表的设计与制作。
数字万用表是在直流数字电压表的基础上配上各种变换器所构成的。数字万用表原理框图如图3-1所示，它由量程选择电路、各种变换器(r-v转换、i-v转换、转换）及直流数字电压表所包含的各个环节（a/d转换、显示逻辑、显示电路）组成。
图3-1 数字万用表原理框图。
图3-2直流数字电压表的构成。
参见附录。集成电路icl7106及附属电路如图3-3所示。
图3-3 icl7106及附属电路。
芯片icl7106每个转换周期规定由4000个计数脉冲周期组成，这4000个计数脉冲的分配如下：①1000个计数脉冲周期用于输入信号；②0-2000个计数脉冲周期用于基准电压积分；③1000到的，自动校零的时间也是可变的，须等上一次反向积分结束后才能开始。r31、c10组成输入端阻容滤波电路，以提高仪表抗干扰能力。
r28、c1与7106内部的两个反相器共同作用，产生约40khz的时钟脉冲信号，该信号经四分频后，形成10khz的计数脉冲，再经过200分频得到5ohz的方波，并从背电极bp作为液晶显示器的公共电极电压，时钟振荡频率可按f0≈1/2.2r28c计算。仪表的测量速率可按mr=f0/16000计算，可算得f≈40khz，mr=2.
5次/s。c9为基准电容。c11为自动调零电容。
r32、c12分别为积分电阻和积分电容。icl7106的模拟公共端与面板上的表笔插孔com连通，v＋与com之间有2.7～2.
9v的稳压输出。
基准电压由r18、r19、rp3、r20和r48组成的分压器供给。调整rp3可使vref=100.0mv设7106内部的基准电压eo=2.
8v，则当rp3的滑动触头调到最下端时，有：3000个计数脉冲周期用于自动校零。采样时间t1是固定不变的，但比较时间即反向积分时间t2是随输入电压vi的大小而改变。
当rp3的滑动触头调到最上端时，3-2）
所以，rp3的电压调整范围是95.1～107.3mv，从中可调出vref=100.0mv。r29、r30、c8组成基准电压输入端的高频滤波器。
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