9205数字万用表工作原理电路及其测量电路 - 全文

数字万用表由数字电压表（DVM）配上各种变换器所构成的，因而具有交直流电压、交直流电流、电阻和电容等多种测量功能。

下图是数字万用表的结构框图，它分为输入与变换部分、A/D转换器部分、显示部分。输入与变换部分，主要通过电流一电压转换器（w）、交一直流转换器（AC/DC）、电阻一电压转换器（R/V）；电容一电压转换器（CN）将各测量转换成直流电压量，再通过量程旋转开关，经放大或衰减电路送入A/D转换器后进行测量。

A/D转换器电路与显示部分由ICL7106和LCD构成。

我们可以看出数字万用表是以直流200mV作基本量程，配接与之成线性变换的直流电压、电流；交流电压、电流，欧姆、电容变换器即能将各自对应的电参量用数字显示出来。

功能电路及工作原理

1．电阻测量电路及小数点显示电路（见下图）

①采用比例法测量电阻，被测电阻Rx和基准电阻串联起来接在V+和COM之间，Uin=V+RX/（R+RX）。测量档位确定后，R确定，则Rx越大，Uin也越大；档位从200Ω~20MΩ变化时，相应的R也增大，通过计算可以看出能保证Rx上的分压不会超出一定值，使各个量程保持平衡。

②ICL7106只有液晶笔端和背电极驱动端，为了显示小数点，利用运放OP1构成反相放大器形成小数点显示电路，使得ICL7106去LCD的背电极BP点的脉冲信号（50Hz的方波，占空比位50%，保证交流电压有效值为0，延长LCD的使用时间）和相应去每个小数点BP2、BP20、BP200的脉冲信号反向，根据液晶的显示原理，此时正好点亮相应的小数点。

2．直流电压测量电路及交流电压测量电路（见下图）

①直流电压测量采用电阻分压器法测量电压，输入的直流电压通过分压和转换开关将各个量程电压均变成为0～200mV直流电压，最后送入A/D转换电路去显示。

测量值越大，则分压送入ICL7106的输入端的电压越大；档位从200mV～1000V变化时，相应的档位电阻减少，通过计算可以看出能保证去7106的输入端电压不会超出一定值200mV，这样可以使各个量程保持平衡（如下表所示）。而整个电路的核心部分就是ICL7106组成的一个量程为200mV的电压表。出于电气安全考虑，1000V量程的后半段（1001~1999V）不推荐使用。

②交流电压测量输入端的测量原理同直流电压测量电路，只是它相应的开关组合变为8-1～8-4，输出要经H点送入AC/DC转换电路（见下图），经过二极管整流后变成直流电压后再经G点进入7106的输入端IN+．去LCD显示。可见G输出是交流电压的平均值。

数字万用表测量原理与直流电压测量电路

同其他数字万用表一样，DT830型数字万用表的核心也是直流数字电压表DVM（基本表）。它主要由外围电路、双积分A／D转换器及显示器组成。其中，A／D转换、计数、译码等电路都是由大规模集成电路芯片ICL7106构成的。

（1）直流电压测量电路

图1为数字万用表直流电压测量电路原理图，该电路是由电阻分压器所组成的外围电路和基本表构成。把基本量程为200mV的量程扩展为五量程的直流电压挡。图中斜线区是导电橡胶，起连接作用。

图1数字万用表直流电压测量电路原理图

（2）直流电流测量电路

图2为数字万用表直流电流测量电路原理图，图中VD1、VD2为保护二极管，当基本表IN＋、IN一两端电压大于ZOOmV时，VD1导通，当被测量电位端接入IN一时，VD2导通，从而保护了基本表的正常工作，起到“守门”的作用。

R2～R5、RC．分别为各挡的取样电阻，它们共同组成了电流－电压转换器（I／U），即测量时，被测电流△在取样电阻上产生电压，该电压输人至IN＋、IN—两端，从而得到了被测电流的量值。若合理地选配各电流量程的取样电阻，就能使基本表直接显示被测电流量的大小。

图2数字万用表直流电流测量电路原理图

（3）交流电压测量电路

图3为数字万用表交流电压测量电路原理图。由图可见，它主要由输入通道、降压电阻、量程选择开关、耦合电路、放大器输入保护电路、运算放大器输人保护电路、运算放大器、交－直流（AC／DC）转换电路、环形滤波电路及ICL7l06芯片组成。

图中，C1为输入电容。VD11、VD12是C）的阻尼二极管，它可以防止C1两端出现过电压而影响放大器的输入端。

R21是为防止放大器输入端出现直流分量而设计的直流通道。VD5、VD6互为反向连接，称为钳位二极管，起“守门”作用，防止输入至运算放大器062的信号超过规定值。

运算放大器062完成对交流信号的放大，放大后的信号经C5加到二极管VD7、VD8上，信号的负半周通过VD7，正半周通过VD8，完成对交流信号进行全波整流。

经整流后的脉动直流电压经电阻R26、R31和电容C6、C10组成的滤波电路滤波后，在R27、RP4上提取部分信号输人至基本表的输人端IN＋。

同时输入至基本表的部分信号经C3反馈到运算放大器062的反相输人端，以改善检波器的整流特性。

电容器CZ经R22接地，C2、C3的电容量及质量直接影响着放大器的频率响应。C2对高频部分影响较大，C3对低频部分影响较大。C4、R23承担抑制或消除电路自励的任务。若使基本表所获得的直流电压与交流输入电压的平均值成比例变化，可通过RP4进行调节。R6～R10为分压电阻，与直流电压挡的分压电阻共用。

（4）交流电流测量电路

交流电流测量电路与图3所示出的交流电压测量电路基本相同。只需将图中的分压器改成图2中的分流器即可。故其分流电阻与直流电流挡共用，耦合电路及其后的电路与交流电压测量电路共用。

图3数字万用表交流电压测量电路原理图

（5）直流电阻测量电路

图4（a）为数字万用表直流电阻测量原理图，图中标准电阻Ro与待测电阻Rx串联后接在基本表的V十和COM之间。V＋和vREF＋、vREF和IN＋、IN一和COM两两接通，用基本表的2.8V基准电压向Ro和Rx供电。

其中UR。为基准电压，URx为输入电压。根据设计，当Rx＝R0时显示读数为1000，当Rx＝2R0时溢出显示［因为2000＞1999（最大显示数）］。一般情况下有

图4数字万用表直流电阻测量电路

因此，只要固定若干个标准电阻Ro，就可实现多量程电阻测量。图4（b）为实际电阻测量电路。其中，R7～R12均为标准电阻，且与交流电压挡分压电阻共用。