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數(shù)字萬(wàn)用表是由數(shù)字電壓表配上相應(yīng)的功能轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成的，它可對(duì)交、直流電壓交、直流電流、電阻、電容以及頻率等多種參數(shù)進(jìn)行直接測(cè)量。數(shù)字電壓表通常使用一塊集成電路芯片,它將A/D 轉(zhuǎn)換器與能夠直接驅(qū)動(dòng)顯示器的顯示邏輯控制器集成在一起，在其周圍配上相關(guān)的電阻器、電容器和顯示器,組成數(shù)字萬(wàn)用表表頭。它只測(cè)量直流電壓，其它參數(shù)必須轉(zhuǎn)換成和其自身大小成一定比例關(guān)系的直流電壓后才能被測(cè)量。數(shù)字萬(wàn)用表的整體性能主要由這一數(shù)字表頭的性能決定。數(shù)字電壓表是數(shù)字萬(wàn)用表的核心，A/D 轉(zhuǎn)換器是數(shù)字電壓表的核心，不同的A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成不同原理的數(shù)字萬(wàn)用表。功能轉(zhuǎn)換電路是數(shù)字萬(wàn)用表實(shí)現(xiàn)多參數(shù)測(cè)量的必備電路。電壓、電流的測(cè)量電路一般由無(wú)源的分壓、分流電阻網(wǎng)絡(luò)組成；交、直流轉(zhuǎn)換電路與電阻、電容等電參數(shù)測(cè)量的轉(zhuǎn)換電路，一般采用有源器件組成的網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。功能選擇可通過(guò)機(jī)械式開(kāi)關(guān)的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)，量程選擇可通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換，也可以通過(guò)自動(dòng)量程切換電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。
二、用二極管檔和200MΩ檔判別三極管
1．將萬(wàn)用表開(kāi)關(guān)置于二極管檔，因數(shù)字萬(wàn)用表的二極管檔有2.7V左右的電壓輸出，利用PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕袛郻極及判斷NPN、PNP型三極管。
（1）假設(shè)三極管的某一極為b極，將紅表筆接在假設(shè)的b極上，將黑表筆分別接另外兩個(gè)極測(cè)其電阻，如果兩次測(cè)得電阻均為低阻且大致相等，此時(shí)再對(duì)換表筆測(cè)其電阻是否均為高阻且相等，則紅筆接的就是要找的b極，并判斷是NPN型管。
（2）如果紅表筆接假設(shè)的b極，照上述方法測(cè)量，結(jié)果均為高阻值且相等，對(duì)換表筆測(cè)其電阻均為低阻且相等，則黑表筆所接為b極，并且為PNP管。
（3）如果上述方法測(cè)得結(jié)果一個(gè)為低阻值，一個(gè)為高阻值，則原假設(shè)的b極是錯(cuò)的，必須假設(shè)另一腳為b極，直到滿足要求。當(dāng)三次測(cè)得的結(jié)果沒(méi)有相等的阻值，則三極管是壞管。
2．將萬(wàn)用表開(kāi)關(guān)置于電阻200MΩ檔，對(duì)于NPN型管，先假設(shè)其一極為c極，把紅表筆接在假設(shè)的c極上，黑表筆接e極，或用手捏住b極和c極，但不能相碰。這樣是為了在bc間接入偏置電阻給三極管的基極加上一正向電流，使三極管導(dǎo)通。記下此時(shí)的阻值，然后將紅、黑表筆對(duì)換重測(cè)，也記下其阻值，比較兩次阻值的大小，哪次阻值小，說(shuō)明哪次假設(shè)是正確的，則該次紅表筆所接是c極。反之，對(duì)于PNP型管，黑表筆所接是c極。
注意：數(shù)字萬(wàn)用表與機(jī)械萬(wàn)用表的紅、黑表筆相反。
三、利用電容檔測(cè)量電感
1．根據(jù)電路原理，電容的容抗
電感的感抗XL= 2πf L 。 如果合理地利用電容—容抗— 電壓( C—XC—V ) 的轉(zhuǎn)換任務(wù),可用數(shù)字萬(wàn)用表的電容檔測(cè)量電感。 令待測(cè)電感的電抗與相應(yīng)電容的容抗XC相等，即XL=XC，則有
同時(shí)，待測(cè)電感與相應(yīng)電容上的電壓的大小相等，利用電容- 容抗- 電壓( C—XC—V ) 轉(zhuǎn)換器完成電感—感抗—電壓( L—XL—V ) 的轉(zhuǎn)換。在不改變?nèi)魏坞娐返那闆r下，直接將待測(cè)電感L 接入數(shù)字萬(wàn)用表電容檔的電容輸入插口XC，進(jìn)行電感的測(cè)量。雖然數(shù)字萬(wàn)用表的屏幕上顯示的是電容值，但它是與被測(cè)電感電抗大小相等的容抗所對(duì)應(yīng)的電容值。將此顯示電容值轉(zhuǎn)換為實(shí)際測(cè)量的電感值，才算真正地完成了測(cè)量電感的的工作。2．電感的顯示值轉(zhuǎn)換為被測(cè)電感值。數(shù)字萬(wàn)用表電容檔的測(cè)量依賴于表內(nèi)交流測(cè)量信號(hào)。測(cè)量各種型號(hào)的數(shù)字萬(wàn)用表電容檔的測(cè)量信號(hào)，無(wú)論是3 位半數(shù)字萬(wàn)用表還是4位半的數(shù)字萬(wàn)用表只要電容檔的最大量限為20μF，其測(cè)量信號(hào)均為頻率f=400Hz ,電壓U=30mV(但具有大電容測(cè)量功能的數(shù)字萬(wàn)用表不在此列例如UT70B 電容檔的最大量限40000μF，測(cè)量信號(hào)采用超低頻信號(hào))。將f=400Hz 代入公式：
可以得到數(shù)字萬(wàn)用表電容檔測(cè)量電感的顯示值C與測(cè)量電感值L的轉(zhuǎn)換公式
其中電容C 的單位是μF，電感L的單位是H。電感的測(cè)量范圍從8mH～20H。
四、測(cè)量大于20μF的電容
常見(jiàn)的數(shù)字萬(wàn)用表，其電容檔的測(cè)量值最大為20μF，現(xiàn)無(wú)需對(duì)數(shù)字萬(wàn)用表原電路做任何改動(dòng)，就可以用數(shù)字萬(wàn)用表的電容檔測(cè)量大于20μF的電容。
此方法的測(cè)量原理是以兩只電容串聯(lián)公式C串＝C1C2/(C1+C2)為基礎(chǔ)的。由于容量大小不同的兩只電容串聯(lián)后，其串聯(lián)后的總?cè)萘恳∮谌萘啃〉哪侵浑娙莸娜萘浚虼�，如果待測(cè)電容的容量超過(guò)了20μF，則只要用一只容量小于20μF的電容與之串聯(lián)，就可以直接在數(shù)字萬(wàn)用表上測(cè)量了。根據(jù)兩只電容串聯(lián)公式，很容易推導(dǎo)出C1＝C2C串/(C2-C串)，利用此公式即可算出被測(cè)電容的容量值。下面舉一測(cè)試實(shí)例，說(shuō)明運(yùn)用此公式的具體方法。
被測(cè)元件是一只電解電容器，其標(biāo)稱容量為220μF，設(shè)其為C1。選取一只標(biāo)稱值為10μF的電解電容作為C2，選用數(shù)字萬(wàn)用表20μF電容檔測(cè)出此電容的實(shí)際值為9.5μF，將這兩只電容串聯(lián)后，測(cè)出C串為9.09μF。將C2＝9.5μF、C串＝9.09μF代入公式，則：
C1＝C2C串/(C2-C串)＝9.5 9.09/(9.5-9.09)≈211(μF)
圖1 用電壓檔測(cè)量電容的電路圖
注意，無(wú)論C2的容量選取為多少，都要在小于20μF的前提下選取容量較大的電容，且公式中的C2應(yīng)代入其實(shí)測(cè)值，而非標(biāo)稱值，這樣可減小誤差。將兩電容串聯(lián)起來(lái)用數(shù)字萬(wàn)用表實(shí)測(cè)，由于電容本身的容量誤差及測(cè)量誤差，只要實(shí)測(cè)值與計(jì)算值相差不多即可認(rèn)為待測(cè)電容C1是好的，根據(jù)測(cè)量值即可進(jìn)一步推算出C1的實(shí)際容量。
五、用電壓檔檢測(cè)電容器漏電流
數(shù)字萬(wàn)用表直流電壓檔不僅用來(lái)測(cè)電壓，還可以用來(lái)檢測(cè)電容器。用電壓檔測(cè)電容實(shí)際上是一種間接測(cè)量法，此法可測(cè)量220pF～1μF的小容量電容器，并且能精確測(cè)出電容器漏電流的大小。
1．測(cè)量方法及原理。測(cè)量電路如圖1所示，E為外接的1.5V干電池。將數(shù)字萬(wàn)用表?yè)艿街绷麟妷?V檔，紅表筆接被測(cè)電容Cx的一個(gè)電極，黑表筆接電池負(fù)極。2V檔的輸入電阻Ri＝10MΩ。由于Ri兩端的電壓就是儀表輸入電壓VIN，所以Ri實(shí)際上還具有取樣電阻的作用。設(shè)被測(cè)量電容器的漏電流為ID，儀表最后顯示的穩(wěn)定值為VC（單位是V），則
現(xiàn)舉例說(shuō)明：
例一：被測(cè)電容為一只1μF/160V的固定電容器，使用DT930FD型數(shù)字萬(wàn)用表的2V/DC檔（＝10MΩ）按圖1連接好電路。最初，儀表顯示1.521V，然后顯示值慢慢減小，大約經(jīng)過(guò)1min左右，顯示值穩(wěn)定在0.0027V。據(jù)此求出被測(cè)電容器的漏電流：
被測(cè)電容器的漏電流僅為0.3nA，說(shuō)明質(zhì)量良好。
例二：被測(cè)電容器為一只0.022μF/63V滌綸電容，測(cè)量方法同上。由于該電容的容量較小，測(cè)量時(shí)，VIN（t）下降很快，大約經(jīng)過(guò)4秒左右，顯示值就降低到0.0019V，算出漏電流為：
漏電流很小，說(shuō)明質(zhì)量較好。
2．注意事項(xiàng)
（1）測(cè)量之前應(yīng)把電容器兩引腳短路，進(jìn)行放電，否則可能觀察不到讀數(shù)的變化過(guò)程。
�。�2）在測(cè)量過(guò)程中兩手不得碰觸電容電極，以免儀表跳數(shù)。
�。�3）測(cè)量過(guò)程中，VIN（t）的值是呈指數(shù)規(guī)律變化的，開(kāi)始時(shí)下降很快，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，下降速度會(huì)越來(lái)越緩慢。當(dāng)被測(cè)電容器Cx的容量小于幾千皮法時(shí)，由于VIN（t）一開(kāi)始下降太快，而儀表的測(cè)量速率較低，來(lái)不及反映最初的電壓值，因而儀表最初的顯示值要低于電池電壓E。
�。�4）當(dāng)被測(cè)電容器Cx大于1μF時(shí)，為了縮短測(cè)量時(shí)間，可采用電阻檔進(jìn)行測(cè)量。但當(dāng)被測(cè)電容器的容量小于200pF時(shí)，由于讀數(shù)的變化很短暫，所以很難觀察得到充電過(guò)程。
六、利用蜂鳴器檔直接檢測(cè)交流通路
一般數(shù)字萬(wàn)用表不能直接測(cè)量電容、功放、運(yùn)放、交流通路等電路。但如果將數(shù)字萬(wàn)用表的壓電陶瓷片的兩端焊下一腳,如圖2 串聯(lián)接入一雙孔插座A、B，并將A、B固定于電池盒蓋上，雙孔外露，則可給數(shù)字萬(wàn)用表增加許多新的功能。
圖2 數(shù)字萬(wàn)用表蜂鳴器的改裝圖
1．測(cè)量交流通路。交流通路中直流是無(wú)法通過(guò)的，因此, 使用萬(wàn)用表較難直接測(cè)量和判斷交流通路是否損壞，而使用改動(dòng)后的萬(wàn)用表測(cè)量則簡(jiǎn)單多了，只須將A、B表筆接在交流通路的始端和末端，如果蜂鳴器鳴響則表示交流通暢，反之則說(shuō)明電路中有斷路。使用以上方法測(cè)量都須將萬(wàn)用表的“ +”、“—”插孔短接，使用A、B 插孔測(cè)量。如需測(cè)量直流通路, 可將短路線插在A、B 插孔處，按照一般的萬(wàn)用表測(cè)量方法測(cè)量即可。
2．作為信號(hào)發(fā)生器使用，可以用于檢測(cè)多級(jí)放大電路故障。方法為：（1）將待測(cè)電路接通電源，使其處于工作狀態(tài)；（2）將A、B 表筆任一根接地，另一根接在放大電路最后一級(jí)放大的輸入端；（3）用示波器測(cè)量或揚(yáng)聲器看末級(jí)是否有1kHz的輸出信號(hào)，如果有被放大的信號(hào)輸出，則說(shuō)明故障在上一級(jí)放大電路中，否則可判定故障就在本級(jí)。
七、用數(shù)字萬(wàn)用表作測(cè)溫儀
許多萬(wàn)用表都沒(méi)有測(cè)溫檔，而每次實(shí)驗(yàn)課都需要記錄溫度，在PCB制板時(shí)需要對(duì)溫度進(jìn)行控制，而用水銀溫度計(jì)又容易損壞。筆者通過(guò)外接簡(jiǎn)單的測(cè)溫電路就可以測(cè)量溫度。測(cè)量電路包含溫度—電壓變換電路，高精度基準(zhǔn)電壓源。其中溫度電壓變換電路由集成溫度傳感器,集成運(yùn)算放大器,電阻等組成。高精度基準(zhǔn)電壓源由集成穩(wěn)壓器，電容和電阻器等組成。作用是補(bǔ)償273.2K與0℃差異，實(shí)現(xiàn)量綱轉(zhuǎn)換。通過(guò)調(diào)試使測(cè)量電路的電壓靈敏度為1mv/℃。然后，將數(shù)字萬(wàn)用表轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于電壓200mV檔，用數(shù)字萬(wàn)用表直接顯示所測(cè)量的溫度值即可。
八、結(jié)語(yǔ)
近年來(lái)，研究高深技術(shù)及軟件開(kāi)發(fā)的人越來(lái)越多，與此相反，能鉆研設(shè)備使用技巧的人卻比以前減少了。俗語(yǔ)說(shuō):熟能生巧，筆者將對(duì)數(shù)字萬(wàn)用表生產(chǎn)與實(shí)踐制作經(jīng)驗(yàn)及體會(huì)介紹給工作在生產(chǎn)一線的各位讀者及實(shí)驗(yàn)室教師，希望與大家共同學(xué)習(xí)，相互交流，以便掌握更多儀器設(shè)備的使用技巧，達(dá)到事半功倍的效果。
