数字万用表原理分析与制作

数字万用 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 原理 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 与制作 数字万用表，一种多用途电子测量仪器，一般包含安培计、电压表、欧姆计等功能，有时也称为万用计、多用计、多用电表，或三用电表。 数字万用表 1概要 数字万用表有用于基本故障诊断的便携式装置，也有放置在工作台的装置，有的分辨率可以达到七、八位数;这样的设备，在实验室很常见，一般被用作电压或电阻的基准，或用来调校多功能标准器的性能。 基本功能 电流、电压和电阻的测量，一般被视为万用计的基本功能。早期万用表制造厂商 AVO 的品牌，就是该设备能够测量的这三种度量单位的名称的缩写:安培 (Ampere)、伏特 (Volt)、欧姆 (Ohm)。 现在的新设备，可以测量更多的度量;一些常见的附加功能，及其测量的度量单位包括: 电感(亨利) 电容(法拉) 电导(西门) 温度(摄氏度) 频率(赫兹) 占空比(百分率) 2数字万用表的工作原理 2.1原理介绍 数字万用表原理 框图由: 1).功能、量程选择, 2). 参数转换电路，3).ICL7106集成电路, 4 ).液晶显示器4部分组成。 1 )功能、量程选择 ( 功能、量程选择由手动转换开关实现。 2)测量参数转换电路 通常被测量参数除了直流电压无需转换，其他被测量都须经过转换电路转换成相应的直流电压，然后送人ICL7106，最后得到显示结果。 数字万用表的各类转换电路一般由一些分压或分流电阻网络构成， 而交直流转换电路由有元器件(二极管)等实现，数字表的功能和量程选择由转换开关实现。 3)ICL7106集成电路 ICL7106是把双积分式A,D转换，七段译码，LCD显示驱动，基准源和时钟等电路都集成在同一块芯片上的集成电路，它有40个引脚，采用双列直插式封装. 在袖珍式数字万用表DT830B中用电路板一体化封装的芯片，体积小，成本低廉。 4)运算放大器的介绍 根据理想运放的特性分析: (1) 根据“虚短”:u+ = u- =0，i1= ui/R1 i2= -uo /Rf (2)根据“虚断”: i-= 0，i2= i1 注意 (1) 当 R1 和 Rf 确定后，为使 uo 不超过饱和电压(即保证工作在线性区)，对ui有一定限制。 (2) 运放工作在开环状态极不稳定，振荡在饱和区;工作在闭环状态，输出电压由外电路决定。 ( Rf 接在输出端和反相输入端,称为负反馈)。 2.2 A,D转换器原理图及其仿真结果: 一个测量周期工作过程可分为两个阶段来描述。 C1 0.1u 2mR4OPAMP122-U3100kOPAMPU2VOUT-2mV4V+OUT1V5150mU4-100mV+ U5 0 2.3 电压档原理及仿真(直流、交流) 1.直流电压档:测量“2V”电压 仿真图形及仿真曲线 V+ 0 12VREF+U2R23R25ICL71061548k200mv?R20V+ R2601kVREF-352kR322V?12U10200kR270012CREF+90k120V?U3 0.1UC20R28CREF-2V1129k0200V?U4vin+R20.1U02VR29C11000KV12vin-9001000V?U5R31 0 100 直流电压档:测量“1.5V”电压仿真图形及仿真曲线 V+ 0 12U2VREF+R25R23548k200mv?ICL71061V+ R20R2602V?352k1k12R32VREF-U1R27000200k20V?90k12CREF+U31 R2800.1UC2V19k200V?CREF-122U40vin+R21.5VR2900.1U9001000V?12C11000Kvin-U5R31 1000 2.交流电压档:测量“220V”电压仿真图形及仿真曲线 V+ 2V?VREF+0D1V+R2312U4ICL71061D1N4007R26R20352k R321kVREF-R2700090k20V?200k12VOFF = 0V1U3VAMPL = 2821CREF+R28FREQ = 5000.1UC39k200V?122CREF-C2U10R291uvin+0R29001000V?120.1UVR31U5C11000Kvin- 100 0 2.4 电流档原理及仿真(直流) 直流电流档，测量“2mA”电压仿真图形及仿真曲线 .200UA? R24029kDT83212U412mA?360R23I12mAdcR2611290020mA?U20R2012.U5R321kR27R2835100200mA?09200k00R2121000KV.32U6R2910A?310.1U0.990C112R31.U70 DT8320.0130 2.5 电阻档原理及仿真 电阻档:测量“1M”电阻 仿真图形及仿真曲线 0 12U1 I 2M?0R31900k12U2200K?VREF+0R25R2390k12ICL7106010U31220K?R2012U4V+R322K?U70R261kVREF-9k12200kU6 00200?CREF+R27V+0.1UC4R34900Q2N2222C5CREF-V-220kIR280Q1C6R3vin+1000.1u0.1UC3V+1n1000KIIvin-R33R292K1000kIV- 0 2.6 二极管原理 2.7 三极管原理 3 数字万用表的原理图绘制及PCB板的制作 3.1 Protel DXP软件使用介绍 Protel DXP是第一个将所有设计工具集于一身的板级设计系统，电子设计者从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照自己的设计方式实现。Protel DXP运行在优化的设计浏览器平台上，并且具备当今所有先进的设计特点，能够处理各种复杂的PCB设计过程。通过设计输入仿真、PCB绘制编辑、拓扑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术融合。 R?VCCR?Res2VCC3.2 原理图绘制及其结果展示 1KRes20.99DR?Res290KD100KJR?R?RT?VCCRes2Res2tVCC117KDVSSRes ThermalAR?R?R?8R?2Op AmpRes2Res2JP?Res2AR?862MJ2MJR?117KDOp Amp3D?Res2119KD2R?R?R?2DS?R?56Res212047Res2Res231NeonRes SemiDiode 1N4149R?R?31K19117KD1K459DR?Res2Res247185R?R?470KJRes2VCC900D100D17D?HEADER86Res2R?VCC16Res SemiDiode730KJRes2C6100pFR?R?R?R?47KJ8470KJ102Res2Res2Res2Res22VCC1MJ1MJ1MJ1MJ15R?314S?Res2VCC13VSSSW_1220KJ121117R?Res2220KJ410VCCU?599VVCC8VCC7R?6Res230KF321VSSVCC312R?S?U?18303Res2SW_21192943KFU?23029285A3G333128276C3BP/GND426DP1DP2DP33227267G2POL5353326258R?C?LBAB44R?3425249Res2V-E36Res2R?35242310201C?INTF3200MA36232211Cap SemiC?BUFB37Res237222112100pFR?A/ZD38100KJR?38212013Cap SemiRes2INLE2939201914100pFCap Semi1KFINHF210S?Res240191815100pFC?COMA211SW_31MJ41181716VCCVCCCREF-B2R?4217CREF+C212R?4316Cap SemiVR-D213Res24415100pFVR+E114Res2470KJ114LCD94DEENG11510KJ213S?1C?INTENF116312SW_5TESTA117411OSC3B1R?510Cap SemiHOLDC169100pFOSC2D1Res2S?78OSC1V+150KJSW_4244P710636R32Res Varistor5VCC1 4Q? 4 焊接及调试 Photo PNP 4.1 常用元件的识别 23 一、电阻 电阻在电路中用“R”加数字表示，如:R1表示编号为1的电阻。电阻在电路中的主要作用为分流、限流、分压、偏置等。 1、参数识别:电阻的单位为欧姆(Ω)，倍率单位有:千欧(KΩ)，兆欧(MΩ)等。换算方法是:1兆欧=1000千欧=1000000欧。 电阻的参数标注方法有3种，即直标法、色标法和数标法。 a、数标法主要用于贴片等小体积的电路。 如:472 表示 47×100Ω(即4.7K); 104则表示100K b、色环标注法使用最多。 现举例如下:四色环电阻 五色环电阻(精密电阻)四色环，顾名思义就是用四条有颜色的环代表阻值大小，每种颜色代表不同的数字。 各色环表示意义如下: 第一条色环:阻值的第一位数字; 第二条色环:阻值的第二位数字; 第三条色环:10的幂数; 第四条色环:误差表示。 例如:电阻色环:棕绿红金 第一位:1;第二位:5;第三位:10的幂为2(即100); 第四位:误差为5% 即阻值为:15X100=1500欧=1.5千欧=1.5K 还有精确度更高的“五色环”电阻，用五条色环表示电阻的阻值大小，具体如下: 第一条色环:阻值的第一位数字; 第二条色环:阻值的第二位数字; 第三条色环:阻值的第三未数字; 第四条色环:阻值乘数的10的幂数; 第五条色环:误差(常见是棕色，误差为1%) (可见，四色环电阻误差为5-10%，五色环常为1%，精度提高了) 例如:有电阻:黄紫红澄棕 前三位数字是:472; 第四位表示10的3次方，即1000; 阻值为:472X1000欧=472千欧(即472K) 2、电阻的色标位置和倍率关系如下表所示: 颜色 有效数字 倍率 允许偏差(%) 银色 / x0.01 ?10 金色 / x0.1 ?5 黑色 0 +0 / 棕色 1 x10 ?1 红色 2 x100 ?2 橙色 3 x1000 / 黄色 4 x10000 / 绿色 5 x100000 ?0.5 蓝色 6 x1000000 ?0.2 紫色 7 x10000000 ?0.1 灰色 8 x100000000 / 白色 9 x1000000000 / 二、电容 1、电容在电路中一般用“C”加数字表示(如C13表示编号为13的电容)。电容是由两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。 容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率，C表示电容容量) 常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。 上图举出了一些例子。其中，电解电容有正负之分，其他都没有。 2、识别方法:电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同，分直标法、色标法和数标法3种。电容的基本单位用法拉(F)表示，其它单位还有:毫法(mF)、微法(uF)、纳法(nF)、皮法(pF)。一般我们不用法做单位，因为它太大了。在使用中，还经常使用单位:nf。其中:1法拉=10^3毫法=10^6微法=10^9纳法=10^12皮法 容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如10 uF/16V 容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示 (1).直接标识法:如上图的电解电容，容量47uf，电容耐压25v。 (2).字母表示法:如上图的涤纶电容，如:1m=1000uF 1P2=1.2PF 1n=1000pf (3).数字表示法:如上图瓷介电容，一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是倍率。 如:102表示10×10^2PF=1000pf 224表示22×10^4PF=0.22uF 。 3、电容容量误差表。 符 号 F G J K L M 允许误差 ?1% ?2% ?5% ?10% ?15% ?20% 如:一瓷片电容为104J表示容量为0. 1 uF、误差为?5%。 三、晶体二极管 晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示。如: D5表示编号为5的二极管。 1、作用:二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性，常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。 常用的晶体二极管按作用可分为:整流二极管(如1N4004)、隔离二极管(如 1N4148)、肖特基二极管(如BAT85)、发光二极管、稳压二极管等。 2、识别方法:二极管的识别很简单，小功率二极管的N极(负极)，在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极(正极)或N极(负极)，也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，短脚为负。 3、测试注意事项:用数字式万用表去测二极管时，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极，此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值，这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。 4、常用的1N4000系列二极管耐压比较如下: 型号 1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007 耐压(V) 50 100 200 400 600 800 1000 电流(A) 均为1 四、稳压二极管 稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示。如:ZD5表示编号为5的稳压管。 1、稳压二极管的稳压原理:稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。 、故障特点:稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。2 在这3种故障中，前一种故障表现出电源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。 3、常用稳压二极管的型号及稳压值如下表: 型号 1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761 稳压值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V 五、电感 电感在电路中常用“L”加数字表示。如:L6表示编号为6的电感。 电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一定的圈数制成。 直流可通过线圈，直流电阻就是导线本身的电阻，压降很小;当交流信号通过线圈时，线圈两端将会产生自感电动势，自感电动势的方向与外加电压的方向相反，阻碍交流的通过，所以电感的特性是通直流阻交流，频率越高，线圈阻抗越大。电感在电路中可与电容组成振荡电路。 电感一般有直标法和色标法，色标法与电阻类似。如:棕、黑、金、金表示1uH(误差5%)的电感。 电感的基本单位为:亨(H) 换算单位有:1H=103mH=106uH。 六、变容二极管 变容二极管是根据普通二极管内部 “PN结” 的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。 变容二极管发生故障，主要表现为漏电或性能变差: (1)发生漏电现象时，高频调制电路将不工作或调制性能变差。 (2)变容性能变差时，高频调制电路的工作不稳定，使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真。 出现上述情况之一时，就应该更换同型号的变容二极管。 七、晶体三极管 晶体三极管在电路中常用“Q”加数字表示。如:Q17表示编号为17的三极管。 1、特点:晶体三极管(简称三极管)是内部含有2个PN结，并且具有放大能力的特殊器件。 它分NPN型和PNP型两种类型，这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补，所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用。 常用的PNP型三极管有:A92、9015等型号;NPN型三极管有:A42、9014、9018、 9013、9012等型号。 2、晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用，在常见电路中有三种接法。为了便于比较，将晶体管三种接法电路所具有的特点列于下表。 名称 共发射极电路 共集电极电路(射极输出器) 共基极电路 输入阻抗 中(几百欧,几千欧) 大(几十千欧以上) 小(几欧,几十欧) 输出阻抗 中(几千欧,几十千欧)小(几欧,几十欧) 大(几十千欧,几百千欧) 电压放大倍数 大 小(小于1并接近于1)大 电流放大倍数 大(几十) 大(几十) 小(小于1并接近于1) 功率放大倍数 大(约30,40分贝) 小(约10分贝) 中(约15,20分贝) 频率特性 高频差 好 好 应用 多级放大器中间级 低频放大 输入级、输出级或作阻抗匹配 用 高频或宽频带电路及恒流源电路 八、场效应晶体管放大器 1、场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点，因而也被广泛应用于各种电子设备中。尤其用场效管做整个电子设备的输入级，可以获得一般晶体管很难达到的性能。 2、场效应管分成结型和绝缘栅型两大类，其控制原理都是一样的。 3、场效应管与晶体管的比较 (1)场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管;而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。 (2)场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。 (3)有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比晶体管好。 (4)场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。 4.2 焊接方法及注意事项 手工焊接握电烙铁的方法,有正握、反握及握笔式三种。焊接元器件及维修电路板时以握笔式较为方便。 手工焊接一般分四步骤进行。?准备焊接:清洁被焊元件处的积尘及油污,再将被焊元器件周围的元器件左右掰一掰,让电烙铁头可以触到被焊元器件的焊锡处,以免烙铁头伸向焊接处时烫坏其他元器件。焊接新的元器件时,应对元器件的引线镀锡。?加热焊接:将沾有少许焊锡和松香的电烙铁头接触被焊元器件约几秒钟。若是要拆下印刷板上的元器件,则待烙铁头加热后,用手或镊子轻轻拉动元器件,看是否可以取下。?清理焊接面:若所焊部位焊锡过多,可将烙铁头上的焊锡甩掉(注意不要烫伤皮肤,也不要甩到印刷电路板上!),用光烙锡头"沾"些焊锡出来。若焊点焊锡过少、不圆滑时,可以用 电烙铁头"蘸"些焊锡对焊点进行补焊。?检查焊点:看焊点是否圆润、光亮、牢固,是否有与周围元器件连焊的现象。 4.3 各档校准方法 (1)熟悉表盘上各符号的意义及各个旋钮和选择开关的主要作用。 (2)进行机械调零。 (3)根据被测量的种类及大小，选择转换开关的挡位及量程，找出对应的刻度线。 (4)选择表笔插孔的位置。 (5)测量电压:测量电压(或电流)时要选择好量程，如果用小量程去测量大电压，则会有烧表的危险;如果用大量程去测量小电压，那么指针偏转太小，无法读数。量程的选择应尽量使指针偏转到满刻度的2/3左右。如果事先不清楚被测电压的大小时，应先选择最高量程挡，然后逐渐减小到合适的量程。 a交流电压的测量:将的一个转换开关置于交、直流电压挡，另一个转换开关置于交流电压的合适量程上，两表笔和被测电路或负载并联即可。 b直流电压的测量:将的一个转换开关置于交、直流电压挡，另一个转换开关置于直流电压的合适量程上，且“ ”表笔(红表笔)接到高电位处，“-”表笔(黑表笔)接到低电位处，即让电流从“ ”表笔流入，从“-”表笔流出。若表笔接反，表头指针会反方向偏转，容易撞弯指针。 (6)测电流:测量直流电流时，将的一个转换开关置于直流电流挡，另一个转换开关置于50uA到500mA的合适量程上，电流的量程选择和读数方法与电压一样。测量时必须先断开电路，然后按照电流从“ ”到“-”的方向，将串联到被测电路中，即电流从红表笔流入，从黑表笔流出。如果误将与负载并联，则因表头的内阻很小，会造成短路烧毁仪表。其读数方法如下: 实际值,指示值×量程/满偏 (7)测电阻:用测量电阻时，应按下列方法*作: a选择合适的倍率挡。欧姆挡的刻度线是不均匀的，所以倍率挡的选择应使指针停留在刻度线较稀的部分为宜，且指针越接近刻度尺的中间，读数越准确。一般情况下，应使指针指在刻度尺的1/3~2/3间。 b欧姆调零。测量电阻之前，应将2个表笔短接，同时调节“欧姆(电气)调零旋钮”，使指针刚好指在欧姆刻度线右边的零位。如果指针不能调到零位， 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 电池电压不足或仪表内部有问题。并且每换一次倍率挡，都要再次进行欧姆调零，以保证测量准确。 c读数:表头的读数乘以倍率，就是所测电阻的电阻值。 4.4 焊接及测试心得体会 总的来说，我对这门课是热情高涨的。 第一，我从小就对这种小制作很感兴趣，那时不懂连接和组装，却喜欢把东西给拆来装去，但这样一来，这东西就给废了。现在的万用表实训课，正是学习如何把东西“装回去”。每次完成一个步骤，我都像孩子那样高兴，并且很有“成就感”。 第二，万用表实训，是以学生自己动手，掌握一定操作技能并亲手设计、制作、组装与调试为特色的。它将基本技能训练，基本工艺知识和创新启蒙有机结合，培养我们的实践能力和创新精神。作为信息时代的大学生，作为国家重点培育的高技能人才，仅会操作鼠标是不够的，基本的动手能力是一切工作和创造的基础和必要条件。 通过两个星期的学习，我觉得自己在以下几个方面与有收获: 一、对万用表的理论有了初步的、系统的了解。我了解到了控制电路板图的设计制作与工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 、连接电器元件的技巧等。这些知识不仅在课堂上有效，对以后的专业技术课的学习有很大的指导意义，而且在日常生活中更是有着现实意义。 二、对自己的动手能力是个很大的锻炼。实践出真知，纵观古今，所有发明创造无一不是在实践中得到检验的。没有足够的动手能力，就奢谈在未来的科研尤其是实验研究中有所成就。在实习中，我锻炼了自己动手技巧，提高了自己解决问题的能力。比如做控制电路组装与调试时，好几个元件的间距特别小，稍不留神，就把连接好的接线又弄断了，但是我还是完成了任务。最后，特别感谢在实习过程中所有帮助过我的老师和同学。 5 结论 通过对万用表的理论学习，让我初步了解了万用表的功能及原理。但是对其实质还不是很了解，接下来通过对A,D转换器原理图及其仿真、电压档原理及仿真、电流档原理及仿真、电阻档原理及仿真、二极管原理、三极管原理的学习，是我对数字万用表有了很清晰的了解。 在老师教会我们关于数字万用表的一切理论知识以后，我们开始了实践学习。这一环节是提高我们动手能力的重要体现，每个元件都很小，这一环节不仅考验我们的细致程度同时还考验我们的耐心，更主要的是提高我们的自己解决问题的能力，我们通过一系列的流程学习，最后用自己所学知识和老师、同学的帮 助制做出了期待已久的数字万用表。 两周的学习更加使我懂得了合作和互帮互助的重要性。