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数字表与指针表测量性能对比

数字表与指针表测量性能对比

点击数:7422 次   录入时间:12-19 12:50:17   整理:http://www.55dianzi.com   工具仪器的使用及介绍

  众所周知数字表有数字显示、准确度高等优点,价格上也与指针表差不多。在应用中各自有其优点。这里把两者在电子测量中性能做一对比。
  
  1.指针表在测量半导体器件时的优点
  
  数字表的二极管挡的测量电流是固定的,大都在0.5-1mA之间。最大电压2.8V或3.2V。读数是被测元件的端电压毫伏数。二极管挡的电压不足以开启电压常用的功率VMOS管,二极管挡的电流也不易触发晶闸管。上讲指针表的Rxl电阻挡可以提供100多毫安,R×lOk挡可以输出10V以上电压。适合测量这些半导体器件的功能和参数,特别是两表法测量(见下表)。

两表法测量

两表法测量

  说明:MF368等型号的指针万用表可直接读出LI,LV。MF500等型号的指针万用表可以通过简单计算得到LI,LV。公式为LI=电池电压/内阻×偏转%,LV=电池电压×(100%-偏转%)电池电压:R×1—lk挡MF368为3VMF500为1.5V,R×lOk挡分别为12V,10.5V。
  
  偏转%可借用10V刻度,指示5V就是50%,指示8V就是80%。
  
  内阻=中心电阻×量程,如MF368中心电阻为20,R×lOk量程,内阻为200k。

 



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  缺乏经验的初学者往往为在线测量困惑,由于三极管,集成电路等管脚之间既有PN结又有串、并联的电阻电容等,弄不清连接关系。不同的指针表读数不同,同一块表不同档位读数不同,红黑对调读数不同。
  
  用数字表的二极管档似乎能读出正向毫伏数,效果稍好一点。其实指针表用好了胜过数字表。要注意:45778
  
  ①用指针表Rx10,Rxl挡测量,显然数K以上的电阻对PN结的旁路作用就很小不影响正向测量结果。
  
  ②读出正向LV。PN结正向LV为0.6~0.7V。见下图的例子。CMOS电路4069是6反相器,每个输入输出脚内部都有寄生二极管,图中只画出其中2组。测量芯片内部是否开路,击穿,可以用R×10或Rxl,一脚为IO一脚为Vss或Vdd,红黑对调测量两次。其中有一次LV=0.7V图中Rl,Cl的存在对测量影响不明显。测量芯片10管脚之间有无相互短路,因为至少有两个PN结,正常情况LV在1.4V以上。

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  尤其两表法测参数,数字表无法实现。
  
  2.分压系统区别
  
  从上图和中图看出,不同档位指针电压表的内阻不同,而数字电压表内阻总是10M。在较低电压测量中用指针电压表会造成严重的方法误差。在下图中,指针表读数1.4V数字表读数4.99V.仪表内阻并联在被测电路中,改变了原来的分压关系,造成了误差。一般的万用表电压灵敏度20kΩ/V,10挡内阻只有200 kΩ,明显小于数字表的10MΩ。下图实际是个跟随器,其输入阻抗特别高,输出内阻特别低。做一个探头安装在指针电压表和被测电路之间如右图示,测量特别高内阻的直流信号,可以消除测量误差。HA7611能满幅度输出,用其他满幅度输出的运放也可以使用。

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  3.测量交流的异同点
  
  一般的数字表测量交流电压电流都是测平均值,和指针表是一样的。用测得的平均值乘1.11(正弦波的波形系数)显示假有效值。这种表叫平均值表。只有特别说明“TRUERMSMULTMETER”的表显示的是真有效值。平均值表测量方波、三角波、晶闸管输出波形都有误差。
  
  测量含有直流分量的交流电压,数字表不必串电容器,指针表必需串O.1μF电容器,不然红黑笔对调,读数会有差别。
  
  测量脉动直流电中的交流成分,两种表都需要串0.1μF电容器。
  
  数字表内部有运算放大器,可以测量小信号交流电,指针表直接检波没有放大,测量1V或更小的交流电压呈现明显的非线性。带有放大的晶体管电压表能克服这个缺点。
  
  4.指针表测量电阻的缺点和数宇表测量电阻的原理
  
  指针表表头的偏转%是电池电压除以内阻与被测电阻之和,是非线性刻度的,而且电池新旧时电池内阻影响低电阻的测量,一调零电位器不同位置影响高电阻的测量。读数误差较大。
  
  由于指针表内电池常用3V或1.5V,测量电阻时寄生的PN结起旁路作用,影响测量结果。如果降低电池电压到0.7V以下,PN结失去旁路作用。数字表就是利用这个思路设计测量测量电阻的电路的。下图是数字表测量电阻的原理图。Rx与电阻RN串联,共同与二极管并联得电0.65V。其电压分配UX,UN与电阻值成正比。这种方法叫比例法。工作开始,Sl接通,定时积分计1000个脉冲,Rx越大UX分压越大,积分终点的电压越高。第二阶段Sl关断,S2接通,定值反积分,如果Rx=RN.UX=UN反积分终点也正好计1000个数。如果200Ω档显示100.0Ω。如果Rx=2RN,UX=2UN反积分终点计2000个数,刚刚超量程(标称量程为200Ω,实际最大读数199.9Ω)。RN利用分压电阻,分别为100Ω,lkΩ,lOkΩ,lOOkΩ,1MΩ,10MΩ,量程分别为200Ω,2kΩ.20kΩ,200kΩ,2MΩ,20MΩ。
  
  由于UX+UN=0.65V.UX肯定小于0.65V,在线测量与电阻并联的PN结不起旁路作用。

数字表测量电阻的原理图




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