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(整理)DT-830数字万用表.

IT圈 admin 30浏览 0评论

2024年9月30日发(作者:司滢滢)

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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。

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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。

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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 ×

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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

10

3

Ω = 200×

10

3

3

V = 200mv

A×100Ω = 200×

10

A×10Ω = 200×

10

A×1Ω = 200mv

V = 200mv

V = 200mv

33

3

2A挡; 2A×0.1Ω = 200mv

20A挡; 20A×0.01Ω = 200mv

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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

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 +

R31R32

(3.3.5)

R30

303132

= 100KΩ 同相端的输入电阻

R

= 100KΩ,代人式(3.3.5)中

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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

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

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。

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



R

34

6

37

C

7

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

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。

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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

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

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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。

REF37

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

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

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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

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2024年9月30日发(作者:司滢滢)

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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。

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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。

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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 ×

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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

10

3

Ω = 200×

10

3

3

V = 200mv

A×100Ω = 200×

10

A×10Ω = 200×

10

A×1Ω = 200mv

V = 200mv

V = 200mv

33

3

2A挡; 2A×0.1Ω = 200mv

20A挡; 20A×0.01Ω = 200mv

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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

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 +

R31R32

(3.3.5)

R30

303132

= 100KΩ 同相端的输入电阻

R

= 100KΩ,代人式(3.3.5)中

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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

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

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。

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



R

34

6

37

C

7

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

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。

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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

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

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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。

REF37

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

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

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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

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