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DT9205数字万用表电路工作原理

DT9205数字万用表电路工作原理

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  一、数字万用表的基本结构
  
  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。

数字万用表的结构框图

  二、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。

电阻测量电路及小数点显示电路

  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。

直流电压测量电路及交流电压测量电路

  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。

AC/DC转换电路



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  3.直流电流测量电路及交流电流测量电路
  
  ①直流电流测量如下图所示。当被测直流电流通过电阻时,产生相应的电压降,送入7106的输入端。被测电流越大则电压降越大。下表是各档位实际的计算值,档位越大,对应的档位电阻越小,最大电流乘以档位电阻均相同,保证相应的电压降不会超出—定值200mV。

  ②交流电流测量输入端的测量原理同直流电流测量电路,只是它的输出要经H点送入AC/DA转换电路,变成直流电压后再经G点进入7106的输入端IN+,去LCD显示。交直流的20A档通过一个0.01Ω粗的铜导线分流,以免大电流烧坏电路。

直流电流测量电路及交流电流测量电路

  4.电容测量电路
  
  下图是容抗法电容测量电路。Al组成文式电桥振荡器,其振荡频率fn=1/(2π.R51-C14)=400Hz;A2组成反向放大器,电路中的VR3为电容档的校准电位器,此部分电路还起着隔离振荡电路和被测电容的作用;A3是C/ACV转换电路,OUT(A3)=-2πfRICx,说明A3的输出信号正比于档位电阻Rf被测电容Cx的乘积。由下表可见:量程每增大10倍,反馈电阻减少10倍,这样就保证了对于各电容档输出电压(也就是A/D的输入)的最大幅值相等;电容档确定后,A3的输出电压与被测电容Cx成正比;A4是有源带通滤波器,其中心频率fo=el/2πc16&raDIC;1/R57(1/R58+1/R59)=400Hz,只允许400Hz的信号通过,这样A4的输出交流电压的幅值与被测电容Cx成正比,再经H点送人AC/DA转换电路,变成直流电压经G点进入7106的输入端IN+,送LCD显示。

 容抗法电容测量电路



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  5.二极管档测量电路
  
  二极管档测量电路如下图所示。电压V+使二极管导通,再通过R37上的分压送入7106的输入端IN+,用以反映二极管的导通电压。当待测两点之间的阻值接近O时,控制运放使蜂鸣器发声。

二极管档测量电路

  
  6.三极管放大倍数测量电路
  
  三极管放大倍数测量电路如下图所示。测试时不论PNP管还是NPN管均能处于放大状态,将E(NPN管)或C(PNP管)点的电压送入7106的输入端IN+,用以反映三极管放大倍数。

三极管放大倍数测量电路

  7.电源供电电路
  
  电源供电电路如下图所示。首先要注意的是,COM是数字地,电位在6V左右,而不是OV;V-是模拟地(OV),v+是9V。这也说明不能用数字万用表测量自身的电路,只能用另一块万用表来测量。
  
  电源开关关闭时,9V电池给电容Cl充电至9V。
  
  电源电路中的运放构成比较器,开关接通后,C32缓慢地放电,此时比较器还是输出低电平,三极管Q5、Q6导通,提供正常的V+和COM电位。一旦C32放电到一定程度,比较器输出高电平,Q5、Q6截止,万用表无法得到正常的V+和COM电位,则自动关机,实现了开机15分钟后自动关机功能,解决了忘记关电源的问题。

电源供电电路




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