求数字万用表原理

Question

线路处理过程

Answer 1

数字万用表原理：

数字表的核心是它的A/D转换器，也就是模数转换器，将被测量的模拟信号变为数字信号给LCD液晶屏显示。

数字表有三个转换电路： I/V转换电路（电流转换电压电路） R/V转换电路（电阻转换电压电路） C/V转换电路（电容转换电压电路），也就是说，不过测量什么信号始终要把这个信号转换为直流电压信号来给A/D处理显示。

测量电阻，将被测量的电阻值转换为直流电压信号给A/D处理显示。

测量电流，将被测量的电流值转换为直流电压信号给A/D处理显示。

测量电容，将被测量的电容量转换为直流电压信号给A/D处理显示。

在一般数字表中，直流电压挡（DCV）最高量程是1000V 交流电压挡（ACV）最高量程是750V或700V量程，但数字表是如何测量比较高的电压信号呢？如果数字表测量1000V直流电压，1000V直流电压输入进万用表经过衰减器以后将1000V直流电压衰减到200mV以下送入A/D处理显示，不管测量的信号有多大始终要把这个信号衰减到200mV以下送给A/D处理。

一般直流电压挡和交流电压挡是共用分压器（分压电阻），直流电流挡和交流电流挡是共用分流器（分流电阻），但交流电压挡和交流电流挡是共用整流器。

数字表保护电路讲解：

1电流挡保护：一般胜利数字表都会在mA孔串上一个200mA/250V的保险管，输入电流大于200mA的时候保险管熔断保护后级电路。
二：双向限幅二极管，利用两只1N4001硅整流二极管并联构成双向限幅二极管接入电流挡分流器前面，目的是防止用电流挡去测量电压，而烧分流电阻，这样的话输入电压信号会被双向限幅二极管牵制在0.7V左右也就是二极管的正向导通电压，从而来保护分流器。

2电压挡保护：一般电压挡保护使用的是SG也就是火花放电器，其击穿电压为1200V，火花放电器的作用是防止在测量信号的时候转换开关产生电打火也就是我们俗称的电弧，而烧转换开关，火花放电器作用就是防止电打火现象。
二：VΩ孔一般会设计压敏电阻或热敏电阻做保护元件，多数是使用压敏电阻，也就是说输入电压信号超过了压敏电阻所能承受的最大值以后压敏电阻称开路状态，当电压信号逐渐下降到0V，压敏电阻的阻值也随着下降从无穷大慢慢又变回了保险。这也就是我们俗称的自恢复保险。

电容挡保护与电流挡保护设计相同也是使用双向限幅二极管，电阻挡保护电路设计有的是使用保险管做电阻挡保护，其次可以使用限流电阻，或保险电阻做电阻挡保护电路。

我们知道，一般普通指针万用表交流电压挡使用的是半波整流电路即整流二极管构成的半波整流电路，是使用整流二极管做整流器，而数字表不同数字表交流电压挡使用的是集成运算放大器做整流器，它的精准度，测量速度，失真度都要比整流二极管要好的多N倍，一般杂牌数字表交流电压挡使用的是TL062单运放，做整流器，而一般好点的万用表交流电压挡使用的是LM358，324等运放。
A/D的基准电压一般为100mV，如果测量A/D的基准电压100mV偏离太多，可以通过调节电位器来调节，数字表LCD液晶屏是通过按下power开关以后接通9V电源，9V电源正负极是直接接在A/D的 V+和V-引脚，即开机就给A/D加上一个+9V的电源电压，A/D开始工作，驱动液晶屏点亮每段数字显示。如果调试数字表的时候出现数字表缺笔画的故障，可以通过短接A/D的RFE引脚与TEST引脚（TEST引脚电位数值与COM孔电位数值相等COM数字地GND模拟地）这时候将V+引脚与TEST引脚短接后数字电路部分全部停止工作，这时数字表LCD液晶屏上应该所有笔画全部被点亮，-1888从而来判断液晶屏是否缺少笔画故障。

数字表修理：

杂牌数字表很容易出现的故障：1：刀盘松动引起测量不准现象，2：输入保险管200mA/250V被烧断 3：交流电压挡中整流运放TL062容易损坏引起交流电压挡无法使用 4：电流挡分流电阻容易损坏 5：牛屎A/D芯片容易挂。

一块DT9205杂牌表，故障现象为 ACV（交流电压挡）：20V 200V 750V 档位都无法正常测量，使用交流750V档位测量市电交流AC220V~ 测量数值不准，维修思路：首先检查A/D部分，先检查A/D V+脚 电压为5V供电正常，（这里检查的时候要使用一个另外一块万用表检查，不要用这个万用表去测量自己本身。）A/D供电脚正常，接下来将RFE与COM短接 （COM数字电路的地） （GND模拟电路的地）与COM短接这时候所有数字电路停止工作，万用表应该显示-1888（三位半数字表）说明LCD屏没有问题，接下来在检查下A/D外围元件，A/D一般外围元件比较少，但有的很容易坏掉，发现外围供电元件没有问题，因为排除了A/D部分，接下来要重点检查交流电压挡的部分，首先检查下电阻串联构成的分压器，发现分压器中的串联分压电阻没有问题，接下来将数字表开机检查TL062（做在交流电压挡中的整流运放）发现该运放供电脚电压被拉低了，正常情况下应该是+5V，但是现在测量只有2.几伏，接下来关机，量了下该运放对地阻值，怀疑该运放挂掉了，引起的将+5V供电脚电压拉低，拆掉该运放，在开机测量供电脚 +5V电压正常，说明结论是对的，是由于TL062损坏引起的将供电脚+5V供电电压拉低，引起的交流电压挡测量不准的故障，更换个TL062故障排除，DT9205这种杂牌表的A/D芯片，与其它的A/D芯片不同，所以DT9205这种杂牌表如果遇到A/D损坏，一般是无法修复的。

一块 胜利VC 9802A+ 三位半数字表，故障为电流挡无法正常使用，首先开机测试下，发现，电阻挡（Ω） 直流电压挡（V-） 交流电压挡（V~） 二极管档 电容挡等，都是正常的，而且测量准确，接下来测试电流挡，发现交流电流挡和直流电流挡所有量程都是无法正常测量，显示000因为在这种数字表里，交流电流挡和直流电流挡是共用分流电阻，而交流电流挡的整流器是与交流电压挡共用，如果交流电压挡测量正常的话，整流器应该是没有问题的，所以首先关机检查，电流挡分流电阻是否损坏，发现分流电阻没有问题，接下来检查mA孔的输入保险管，200mA的输入保险管，发现保险管已经被熔断了，换上一个新的，排除了无法正常测量，但是电流挡还是有一部分问题，接下来继续检查电流挡，发现，双向限幅二极管中一只整流二极管击穿，整流二极管型号1N4001更换该整流二极管，开机测试，测量电流正常了，故障排除了。

总结下：这个故障为电流挡故障，一般电流挡故障比较难修，多数是因为输入保险管 FU 200mA 烧断，或者电流挡分流电阻损坏引起的，其次就是双向限幅二极管，双向限幅二极管是接在分流器前面的，所以说如果输入电流信号过大，（不管是交流电流还是直流电流）保险管会被冲断，而双向限幅二极管也很容易损坏，双向限幅二极管的作用就是 钳位，防止使用失误用电流挡

Answer 2

简单的万用表是电流表\\电压表\\欧姆(电阻)表综合在一个表上称为万用表。从万用表的原理上可以分为基于磁电式微安表头的指针(模拟)万用表和基于(一般为双积分式)AD转换的(200mV)电压表头的数字式万用表2种。指针式磁电式微安表头的结构为轴承游丝结构:一个线圈被宝石轴承支撑在径向磁场中,一对像盘蚊香状的游丝提供回0扭转力矩,这个回0力矩正比于偏转角.当线圈通电流I时,矩形线圈的两个和磁场垂直的两个边产生安培力,对于支撑在磁场中的线圈构成电磁扭转力矩,电磁力矩和线圈通的电流I呈正比,和游丝的回0力矩方向相反当电流的电磁力矩和机械回0反力矩这两个力矩平衡时,线圈偏转的角度就代表了电流I的大小.在线圈上设置的指针就指示了电流的值.可以这么简单的说,指针式表头的原理实际上就是通电线圈在磁场中受到电磁力作用(马达原理)而偏转.由于宝石轴承支撑,游丝提供和电流力矩相反的机械力矩这种结构,受到轴承摩擦力矩的影响,表头的灵敏度受到限制,近几年来,采用了悬丝式结构(也称为张丝式结构),替代了轴承游丝式结构,悬丝直接把线圈悬挂在磁场中,悬丝的扭转力矩提供了正比于偏转角的回0力矩,也就是机械反力矩,这种结构的电流表头,灵敏度高,但是过载能力差,易损坏,在万用表中很少采用.而在指针式万用表中多采用抗过载能力强的轴承游丝式结构的直流表头.在电流表头的基础上,增加并联的分流电阻,构成了不同量程的直流电流表在电流表头的基础上,串联不同的分压电阻,构成了不同量程的直流电压表在电流表头的基础上,结合万用表内部的电池,构成了测量电阻的欧姆表在直流电压表上的基础上,加二极管整流,可以构成测量电压的交流电压表大多数指针万用表没有交流电流当,少数指针万用表内部有交流互感器,再整流后结合直流电流表构成交流电流表.虽然指针万用表的内部都有电池,但电池只提供欧姆挡的电源,所以绝大多数指针式表头内部是工作在无源方式,二极管整流的非线性影响比较大,所以交流电压挡的小电压误差较大.数字式4位半和3位半的绝大多数数字万用表的表头为200mV的双积分式电压表,其输入阻抗很高.在电压表头的基础上,用电压表头测量电流取样电阻上的电压,可以构成了不同量程的直流电流表在电压表头的基础上,用电压表头测量串联分压取样电阻上的电压,可以构成了不同量程的直流电压表数字万用表是有源的,内部具有有源放大器.利用运算放大器的R/V转换电路,可以构成线性欧姆表.利用精密整流电路,数字万用表可以测量交流电压和电流,量程可以小到mV级现在的数字万用表在原来的交直流电压、电流、欧姆表基础上,还增加了二极管测量,三极管放大倍数测量等等功能.