数字万用表电路设计原理——购线百科

2021-12-26 07:56:20

点击上方蓝色文字 “购线网” 可以订阅哦

万用表也称为复用表、多用表、三用表、繁用表等，是电力电子等部门不可缺少的测量仪表，一般以测量电压、电流和电阻为主要目的。万用表按显示方式分为指针万用表和数字万用表。现在使用最多的是数字万用表。下面介绍数字万用表电路设计原理。

数字万用表的测量过程由转换电路将被测量转换成直流电压信号，再由模/数（A/D）转换器将电压模拟量转换成数字量，然后通过电子计数器计数，最后把测量结果用数字直接显示在显示屏上。可以用下图来表示此过程。

万用表测量电压、电流和电阻功能是通过转换电路部分实现的，而电流、电阻的测量都是基于电压的测量，也就是说数字万用表是在数字直流电压表的基础上扩展而成的。下面介绍一下直流电压表主要的转换电路。

1、直流电压测量原理

我们先来了解数字直流电压表的组成结构（见图数字直流电压表组成）和工作原理。

数字直流电压表A/D转换器将随时间连续变化的模拟电压量变换成数字量，再由电子计数器对数字量进行计数得到测量结果，再由译码显示电路将测量结果显示出来。逻辑控制电路控制电路的协调工作，在时钟的作用下按顺序完成整个测量过程。根据采用的A/D转换方式可分为积分式和非积分式，现以双斜积分式为例介绍直流电压表的工作原理。

直流电压表组成结构如图1.3，工作波形如图1.4。

图1.3中Ux为被测电压，Un为基准电压，逻辑控制电路控制测量顺序进行。双斜积分式直流电压表的一次测量包括以下三个阶段：

（1）准备阶段（t0—t1）：控制电路将可控开关中的S4闭合，其余均断开，使积分器输出U0=0。

（2）采样阶段（t1—t2）：设被测电压Ux为负电压。t=t1时，S4断开S1闭合，积分器对Ux积分，U0从零开始线性上升，同时闸门被打开，计数器的计数容量为N1，当计数器的值达到N1+1时，计此时刻为t2，计数器溢出，产生一个进位脉冲给逻辑控制电路，控制开关S1断开。t=t2时：

N1、T0、R、C为定值，U0由被测电压Ux的大小决定。

（3）比较阶段（t2—t3）：在t=t2时刻，逻辑控制电路控制闸门打开，并将计数器清零后重新开始计数，与此同时，将开关S1断开S2闭合，积分器对Un进行反向积分，积分器的输出U0从Uom线性下降，一直到U0=0为止，此时刻记为t3。t1时刻

若取Un=N1，则Ux=N2。在t3时刻，零比较器输入信号给逻辑控制电路，使逻辑控制电路闸门关闭，计数器停止计数，并控制寄存器将计数结果送到译码显示电路，有显示屏将测量结果直接用数字N2显示出来。

2、电流—电压转换电路

电流—电压转换器的电路图如图1.5 所示。选定20mA档时，图中A、B两点的电压接近200mV，万用表接入电阻为0.99+0.1=1Ω,根据欧姆定律，I=U/R。

3、电阻—电压转换电路

电阻—电压转换电路如图1.6所示。图中I。为直流电压表内部的测试电流，流经Rx,Rx两端就会产生正比于被测电阻Rx的电压降，由直流电压表测出这个压降就得到被测电阻Rx的值，Rx=U/I。

4、交流—直流转换电路

如图1.7，交流电压的测量采用平均值响应，有效值显示，如同直流电压一样先经过分压器分压，之后经半波整流后复原成直流，最后做A/D转换。

最新文章推荐：

点击 “阅读原文” 查看PC端了解更多精彩