2024年9月30日发(作者:司滢滢)
精品文档
DT-830数字万用表
DT-830数字万用表(以下简称DT-830)是一种3
1
位袖珍仪表。与一般针式万用表
2
相比,该表具有测量精度高,显示直观,可靠性好,功能全,体积小等优点。另外,它还具
有自动调零和显示极性,超量程显示,低压指示等功能,装有快速熔丝管过流保护电路和过
压保护元件。
精品文档
精品文档
一、工作原理
图3-8是DT-830万用表原理方框图,
模/数(A/D)转换是本仪表的主要部件,这里采用7106型单片CMOS A/D转换器,被
测电压一律经分压折算成直流200mV以内送入7106进行A/D变换和测量,交流电压还需
经交/直转换后,变成直流电压方可送入7106;由于7106A/D转换器始终接受0-200mV直
流电压信号,因此,交、直流电流测量时,需经过分流器,实现I/V转换。DT-830万用表
的各种测试功能原理如下:
直流电压的测量。直流电压的测量电路如图3-9所示,图中“IN
+
、IN
-
”是7106模拟量输
入的正端和负端,斜线区域代表导电橡胶,用来连接7106和LCD。R
7
+W
2
,R
8
,R
9
,R
10
,R
11
+R
12
等电阻(含可调电阻W
2
)构成电阻分压器,它将基本量程200mV扩展成五个量程,使其
最大量程为1000V。
7106不仅含有双积分型A/D转换器,而且还有数据锁存器、译码器和驱动器等,可直接驱
动液晶式七段显示器(LCD)。它内部稳定性很高的基准电压源(典型值为2.8伏)。被测电
压经电阻分压器送入7106后,使LCD显示出测量值。
精品文档
精品文档
二、直流电压测量电路
直流电压测量电路见图3.37。
利用电阻分压器可将200mv的基本量程扩展成5量程直流数值电压表,5个电压量程依次为
200mv,2v,20v,200v,1000v。
R
1
~
R
7
为分压电阻,均采用误差为0.5%的精密金属
来控制。 膜电阻。分压器总阻值为10MΩ,各档的分压比由量程开关
S
2
1000K
= 200mV
10000K
100K
20V档: 20V × = 200mV
10000K
10K
200V档: 200V × = 200mV
10000K
1K
1000V档: 1000V × = 200mV
10000K
2V档: 2V ×
精品文档
精品文档
三、直流电流测量电路
直流电流测量电路见图3.38。
当被测电流
I
IN
流过分流电阻时可产生压降,以此作为200mv基本表的输入电压
V
IN
,
即可I/V转换。利用数字电压表显示出被测电流的大小。各档的分流由量程开关
S
2
来控
制。直流电流测量电路6个电流量程依次为200μA,2mA,20mA,200mA,2A和20A。
分流器由
R
8
~
R
13
组成,总阻值为1KΩ。20A单独使用一个输入插孔。因20A插孔的
使用一根锰铜丝电阻,其冷态阻值为0.01Ω。FU是2A/250V
、
D
组成双向限幅二极管,作过压保护。当输入电
> 0.6 ~ 0.7V,
工作电流很大,故分流电阻
R
13
快速熔丝管,起过流保护作用。
D
1
2
压低于硅二极管的正向导通压降时,二极管截止,对测量毫无影响。一旦
V
二极管就迅速导通,从而限制了仪表的输入电压。
200μA挡: 200×
10
2mA挡: 2×
10
20mA挡: 20×
10
200mA挡: 200×
10
3
6
IN
A×
10
3
Ω = 200×
10
3
3
V = 200mv
A×100Ω = 200×
10
A×10Ω = 200×
10
A×1Ω = 200mv
V = 200mv
V = 200mv
33
3
2A挡; 2A×0.1Ω = 200mv
20A挡; 20A×0.01Ω = 200mv
精品文档
精品文档
四、交流电压测量电路
交流电压测量电路如图3.39所示
该表采用平均响应的AC/DC转换电路,5个交流电压量程依次为200mV,2V,20V,200V,
700V(有效值)。现将最高量程规定为700V,是因为量程转换开关
S
1000V,该档的最大峰值电压
V
=
2
的额定电压值为
p
2
×700 = 990V,与1000V已经很接近。
测量交流电压时人仍借用直流电压档的分压器。利用低漂移双运放TL062中的一组运
放
IC
36
和二极管
D
7
,组成平均响应的线性半波整流电路。这种电路可避免二极管在小
(有效值)与输出电压信号整流时引起的非线性误差,使输入电压
V
IN
V
(平均值)成线性
关系,适于测量0 ~ 200 mv的交流电压。
对半波整流而言,正弦波电压有效值与平均值的关系为
V
RMS
= 2.22
V
31
这就是要求电路的电压放大倍数必须大于2.22倍,才有调整的余量。电路中
R
、
R
32
是负反馈电阻,可将
IC
36
偏置在线性放大区,并且控制运放的增益。为提高AC/DC
接成同相放大器,其电压放大倍数由下转换器的输入阻抗,降低输入信号的损耗,
IC
式确定:
K
现取
R
=
R
V
36
= 1 +
R31R32
(3.3.5)
R30
303132
= 100KΩ 同相端的输入电阻
R
= 100KΩ,代人式(3.3.5)中
精品文档
精品文档
得到
K
V
=3 >2.22(倍)。显然符合设计要求。
尽管TL062属于低飘移运放,但考虑到AC/DC转换器的输入电压很弱,即使失调电压
很小,也会造成测量误差。为此需增加隔直电容
C
的失调电压)进入整流滤波电路。
在正半周时
D
7
5
和
C
2
,不让直流成分(包括
IC
36
导通,
D
6
截止,
IC
36
的输出电流途径
C
对
C
→
C
5
→
D
7
→
R
33
→
R
D
35
→
RP
2
→地(COM端),并且通过
R
→
R
。
r
34
6
进行充电。负半周时
D
→
IC
。此时
C
6
导通,
7
截止,电流途径为地→
RP
235
→
D
6
5
36
6
缓慢地放
电,放电时间常数
=
r
认为
C
IN
C
6
IN
是TSC7106地输入电阻,因其阻值极高,故可
6
两端电压维持不变。
和
C
组成地平滑滤波器可滤掉交流纹波,高频干扰信号则由
R
由
R
34
6
37
、
C
7
构
成地高频滤波器滤除掉,从而获得稳定地平均值电压
换。
V
,再由TSC7106对
V
进行A/D转
RP
2
是交流电压档地校准电位器。
RP
2
调整可使整个AC/DC转换器的电压放大倍
数2.22倍,令仪表直接显示出被测电压的有效值。
D
6
在电路中起保护作用。负半周时
D
和
C
还为
D
6
为反向电流提供通路。
C
3
是运放地频率
补偿电容。
R
31
2
5
提供一个合适地偏置电压,以减小AC/DC转换器对小信
号进行放大时的波形失真。
五、交流电流测量电路
在直流电流的基础上在增加AC/DC转换电路,就构成6量程交流数字电流表,其原理
不再赘述。
精品文档
精品文档
六、.电阻测量电路
采用比例法测量电阻,电路如图3.3.10所示。
此时不用原来的基准电压分压电路。TSC7106内部的2.8V基准电压源经过
R
提供测量电压V =
V
≈ 0.7V 。标准电阻
R
(即电路中的
R
~
R
23
、
D
10
,
D10
0
1
7
)、正温度系
数热敏电阻PTC,与被测电阻
R
准电压,
R
x
构成串联电路,并以
R
/
V
0
上的压降作为TSC7106的基
仅与
V
(即
V
)
x
上的电压作输入电压。当
R
0
R0
为定值时,
R
x
RXIN
成正比。这就是比例法测量电阻的原理。
电阻档的保护电路由晶体管
T
成。这里是将
T
1
(9013)和正温度系数热敏电阻PTC以及限流电阻
R
37
组
1
的集电结短接,利用其发射结反向电压约为5.8-7V的特性,代替稳压管
作过压保护。PTC是过流保护元件。当不慎误用电阻档测量220V交流电压时,电压经PTC
加至
T
1
上,使
T
1
反向击穿(软击穿)。由于PTC的初始电阻很低,常温下仅500Ω,所
精品文档
精品文档
以通过它上面的电流很大,使PTC迅速发热,电阻值急剧增大,对
T
使之不会转入硬击穿而烧毁,进而保护TSC7106不致损坏。
具体讲,在交流电的正半周,
T
右。在负半周,
T
1
1
起到限流保护作用,
反向击穿,将
V
REF
、~COM之间的电压钳位于6V左
1
正向导通,又把
V
REF
、~COM之间的电压限定在0.6~0.7V左右。
端,但由于
R
的阻值很高 需要说明的是,220V电压虽然能经过
R
37
加至
IN
37
(1MΩ),能将输入电流限制在220μA以内,加之TSC7106的模拟输入端内部设有过压保
护电路,能承受1000V的瞬间电压,因此只要保护电路正常动作,就不会损坏芯片。
综上所述,PTC与
T
1
的保护作用可归纳成两条,一是为220V交流电源提供一条通路,使
、~COM之间的电压进行钳位。
IN
端则由
R
之不流入TSC7106中,二是对
V
作限流保护。
REF37
为了抑制外界干扰信号,同时也降低
T
管的
T
1
在反向击穿时产生的噪声电压,还可在晶体
1
发射结并联一只0.1μF的消噪电容。
由图得
V
= I
R
,
V
=
R
= I
R
,二式之比
R0
0
Rx
x
V
则
V
Rx
Rx
/
V
R0
x
/
R
0
,
得比率去表征
R
的范 = (
V
R0
/
R
0
)×
R
x
,于是采用
V
R0
/
R
0x
围,即有
V
Rx
正比于
R
=
R
x
,考虑到通用,
R
0
用分压电阻代替。根据器件(TSC7106)
= 2
R
时满度(溢出)。 的设计,当
R
x0
时显示读数为1 000;当
R
x0
R
x
= (
R
0
/
V
R0
)
V
Rx
一般情况下为:
显示读数= (
R
x
/
R
0
)×1000
由于DT-830最大显示数为1 999,因而各类测量范围的量程均以“2”字开头。对于电阻测量,
选用200 档级时,
若取
R
0
= 100Ω ,再将小数点定在十位,则显示读数即为
R
x
的阻值。200Ω档
级最大显示数为199.9Ω, 数值超过此电阻值,便产生溢出,这时需要更换比200Ω档更
精品文档
精品文档
大的档级才能测出
R
的值。通过选择开关改变标准电阻R ,便构成多量程数字欧姆表
。
x
精品文档
2024年9月30日发(作者:司滢滢)
精品文档
DT-830数字万用表
DT-830数字万用表(以下简称DT-830)是一种3
1
位袖珍仪表。与一般针式万用表
2
相比,该表具有测量精度高,显示直观,可靠性好,功能全,体积小等优点。另外,它还具
有自动调零和显示极性,超量程显示,低压指示等功能,装有快速熔丝管过流保护电路和过
压保护元件。
精品文档
精品文档
一、工作原理
图3-8是DT-830万用表原理方框图,
模/数(A/D)转换是本仪表的主要部件,这里采用7106型单片CMOS A/D转换器,被
测电压一律经分压折算成直流200mV以内送入7106进行A/D变换和测量,交流电压还需
经交/直转换后,变成直流电压方可送入7106;由于7106A/D转换器始终接受0-200mV直
流电压信号,因此,交、直流电流测量时,需经过分流器,实现I/V转换。DT-830万用表
的各种测试功能原理如下:
直流电压的测量。直流电压的测量电路如图3-9所示,图中“IN
+
、IN
-
”是7106模拟量输
入的正端和负端,斜线区域代表导电橡胶,用来连接7106和LCD。R
7
+W
2
,R
8
,R
9
,R
10
,R
11
+R
12
等电阻(含可调电阻W
2
)构成电阻分压器,它将基本量程200mV扩展成五个量程,使其
最大量程为1000V。
7106不仅含有双积分型A/D转换器,而且还有数据锁存器、译码器和驱动器等,可直接驱
动液晶式七段显示器(LCD)。它内部稳定性很高的基准电压源(典型值为2.8伏)。被测电
压经电阻分压器送入7106后,使LCD显示出测量值。
精品文档
精品文档
二、直流电压测量电路
直流电压测量电路见图3.37。
利用电阻分压器可将200mv的基本量程扩展成5量程直流数值电压表,5个电压量程依次为
200mv,2v,20v,200v,1000v。
R
1
~
R
7
为分压电阻,均采用误差为0.5%的精密金属
来控制。 膜电阻。分压器总阻值为10MΩ,各档的分压比由量程开关
S
2
1000K
= 200mV
10000K
100K
20V档: 20V × = 200mV
10000K
10K
200V档: 200V × = 200mV
10000K
1K
1000V档: 1000V × = 200mV
10000K
2V档: 2V ×
精品文档
精品文档
三、直流电流测量电路
直流电流测量电路见图3.38。
当被测电流
I
IN
流过分流电阻时可产生压降,以此作为200mv基本表的输入电压
V
IN
,
即可I/V转换。利用数字电压表显示出被测电流的大小。各档的分流由量程开关
S
2
来控
制。直流电流测量电路6个电流量程依次为200μA,2mA,20mA,200mA,2A和20A。
分流器由
R
8
~
R
13
组成,总阻值为1KΩ。20A单独使用一个输入插孔。因20A插孔的
使用一根锰铜丝电阻,其冷态阻值为0.01Ω。FU是2A/250V
、
D
组成双向限幅二极管,作过压保护。当输入电
> 0.6 ~ 0.7V,
工作电流很大,故分流电阻
R
13
快速熔丝管,起过流保护作用。
D
1
2
压低于硅二极管的正向导通压降时,二极管截止,对测量毫无影响。一旦
V
二极管就迅速导通,从而限制了仪表的输入电压。
200μA挡: 200×
10
2mA挡: 2×
10
20mA挡: 20×
10
200mA挡: 200×
10
3
6
IN
A×
10
3
Ω = 200×
10
3
3
V = 200mv
A×100Ω = 200×
10
A×10Ω = 200×
10
A×1Ω = 200mv
V = 200mv
V = 200mv
33
3
2A挡; 2A×0.1Ω = 200mv
20A挡; 20A×0.01Ω = 200mv
精品文档
精品文档
四、交流电压测量电路
交流电压测量电路如图3.39所示
该表采用平均响应的AC/DC转换电路,5个交流电压量程依次为200mV,2V,20V,200V,
700V(有效值)。现将最高量程规定为700V,是因为量程转换开关
S
1000V,该档的最大峰值电压
V
=
2
的额定电压值为
p
2
×700 = 990V,与1000V已经很接近。
测量交流电压时人仍借用直流电压档的分压器。利用低漂移双运放TL062中的一组运
放
IC
36
和二极管
D
7
,组成平均响应的线性半波整流电路。这种电路可避免二极管在小
(有效值)与输出电压信号整流时引起的非线性误差,使输入电压
V
IN
V
(平均值)成线性
关系,适于测量0 ~ 200 mv的交流电压。
对半波整流而言,正弦波电压有效值与平均值的关系为
V
RMS
= 2.22
V
31
这就是要求电路的电压放大倍数必须大于2.22倍,才有调整的余量。电路中
R
、
R
32
是负反馈电阻,可将
IC
36
偏置在线性放大区,并且控制运放的增益。为提高AC/DC
接成同相放大器,其电压放大倍数由下转换器的输入阻抗,降低输入信号的损耗,
IC
式确定:
K
现取
R
=
R
V
36
= 1 +
R31R32
(3.3.5)
R30
303132
= 100KΩ 同相端的输入电阻
R
= 100KΩ,代人式(3.3.5)中
精品文档
精品文档
得到
K
V
=3 >2.22(倍)。显然符合设计要求。
尽管TL062属于低飘移运放,但考虑到AC/DC转换器的输入电压很弱,即使失调电压
很小,也会造成测量误差。为此需增加隔直电容
C
的失调电压)进入整流滤波电路。
在正半周时
D
7
5
和
C
2
,不让直流成分(包括
IC
36
导通,
D
6
截止,
IC
36
的输出电流途径
C
对
C
→
C
5
→
D
7
→
R
33
→
R
D
35
→
RP
2
→地(COM端),并且通过
R
→
R
。
r
34
6
进行充电。负半周时
D
→
IC
。此时
C
6
导通,
7
截止,电流途径为地→
RP
235
→
D
6
5
36
6
缓慢地放
电,放电时间常数
=
r
认为
C
IN
C
6
IN
是TSC7106地输入电阻,因其阻值极高,故可
6
两端电压维持不变。
和
C
组成地平滑滤波器可滤掉交流纹波,高频干扰信号则由
R
由
R
34
6
37
、
C
7
构
成地高频滤波器滤除掉,从而获得稳定地平均值电压
换。
V
,再由TSC7106对
V
进行A/D转
RP
2
是交流电压档地校准电位器。
RP
2
调整可使整个AC/DC转换器的电压放大倍
数2.22倍,令仪表直接显示出被测电压的有效值。
D
6
在电路中起保护作用。负半周时
D
和
C
还为
D
6
为反向电流提供通路。
C
3
是运放地频率
补偿电容。
R
31
2
5
提供一个合适地偏置电压,以减小AC/DC转换器对小信
号进行放大时的波形失真。
五、交流电流测量电路
在直流电流的基础上在增加AC/DC转换电路,就构成6量程交流数字电流表,其原理
不再赘述。
精品文档
精品文档
六、.电阻测量电路
采用比例法测量电阻,电路如图3.3.10所示。
此时不用原来的基准电压分压电路。TSC7106内部的2.8V基准电压源经过
R
提供测量电压V =
V
≈ 0.7V 。标准电阻
R
(即电路中的
R
~
R
23
、
D
10
,
D10
0
1
7
)、正温度系
数热敏电阻PTC,与被测电阻
R
准电压,
R
x
构成串联电路,并以
R
/
V
0
上的压降作为TSC7106的基
仅与
V
(即
V
)
x
上的电压作输入电压。当
R
0
R0
为定值时,
R
x
RXIN
成正比。这就是比例法测量电阻的原理。
电阻档的保护电路由晶体管
T
成。这里是将
T
1
(9013)和正温度系数热敏电阻PTC以及限流电阻
R
37
组
1
的集电结短接,利用其发射结反向电压约为5.8-7V的特性,代替稳压管
作过压保护。PTC是过流保护元件。当不慎误用电阻档测量220V交流电压时,电压经PTC
加至
T
1
上,使
T
1
反向击穿(软击穿)。由于PTC的初始电阻很低,常温下仅500Ω,所
精品文档
精品文档
以通过它上面的电流很大,使PTC迅速发热,电阻值急剧增大,对
T
使之不会转入硬击穿而烧毁,进而保护TSC7106不致损坏。
具体讲,在交流电的正半周,
T
右。在负半周,
T
1
1
起到限流保护作用,
反向击穿,将
V
REF
、~COM之间的电压钳位于6V左
1
正向导通,又把
V
REF
、~COM之间的电压限定在0.6~0.7V左右。
端,但由于
R
的阻值很高 需要说明的是,220V电压虽然能经过
R
37
加至
IN
37
(1MΩ),能将输入电流限制在220μA以内,加之TSC7106的模拟输入端内部设有过压保
护电路,能承受1000V的瞬间电压,因此只要保护电路正常动作,就不会损坏芯片。
综上所述,PTC与
T
1
的保护作用可归纳成两条,一是为220V交流电源提供一条通路,使
、~COM之间的电压进行钳位。
IN
端则由
R
之不流入TSC7106中,二是对
V
作限流保护。
REF37
为了抑制外界干扰信号,同时也降低
T
管的
T
1
在反向击穿时产生的噪声电压,还可在晶体
1
发射结并联一只0.1μF的消噪电容。
由图得
V
= I
R
,
V
=
R
= I
R
,二式之比
R0
0
Rx
x
V
则
V
Rx
Rx
/
V
R0
x
/
R
0
,
得比率去表征
R
的范 = (
V
R0
/
R
0
)×
R
x
,于是采用
V
R0
/
R
0x
围,即有
V
Rx
正比于
R
=
R
x
,考虑到通用,
R
0
用分压电阻代替。根据器件(TSC7106)
= 2
R
时满度(溢出)。 的设计,当
R
x0
时显示读数为1 000;当
R
x0
R
x
= (
R
0
/
V
R0
)
V
Rx
一般情况下为:
显示读数= (
R
x
/
R
0
)×1000
由于DT-830最大显示数为1 999,因而各类测量范围的量程均以“2”字开头。对于电阻测量,
选用200 档级时,
若取
R
0
= 100Ω ,再将小数点定在十位,则显示读数即为
R
x
的阻值。200Ω档
级最大显示数为199.9Ω, 数值超过此电阻值,便产生溢出,这时需要更换比200Ω档更
精品文档
精品文档
大的档级才能测出
R
的值。通过选择开关改变标准电阻R ,便构成多量程数字欧姆表
。
x
精品文档