数字万用表实验

nullDT830B数字式万用表原理及装配方法 DT830B数字式万用表原理及装配方法 中山学院实验中心电装实习课程安排电装实习课程安排课件电路原理学习 装配方法及要求 电装练习 在A301,提供装配工器具，老师定时辅导，同学自主练习完成课件的装配。 （初学者先在万能板上练习，有体会后再正式焊接） 到A301（或A409）交作业（课件），评定成绩,取得1.5个学分。 学校将课件赠送给学生自用。DT830B测量的功能DT830B测量的功能直流电压（DCV）:200mv、2、20、200、1000V; 电阻（R）：200Ω、2kΩ、20kΩ、200kΩ、2MΩ； 交流电压（ACV）:200V、750V； 直流电流（DCA）:200µA、200mA、20mA、10A； 二极管导通电压（VF）:0~1999mV； HFE(NPN、PNP):≤1000范围内 （测试条件：IB=10µA,Vce≤2.8v）； 数字式DT83O万用表的基本组成数字式DT83O万用表的基本组成仪表的“心脏”是单片IC7106的A/D转换器，用红色的线框表示 俗称：“电子表头”。模数(A/D)转换与数字显示电路模数(A/D)转换与数字显示电路假设=0.1mv（灵敏度），我们把被测电压与比较，看是的多少倍，并把结果四舍五入取为整数 (二进制)。一般情况下，N≥1000即可满足测量精度要求(量化误差≤1/1000=0.1%)。最常见的数字表头的最大示数为1999，被称为三位半数字表。 VIN=VR时，数显输出1000； VIN=2VR时，数显溢出，仅最高位输出1；0≤VIN＞2VR时，数显输出0000~1999； 对上述情况，我们把小数点定在最末位之前，显示出来的就是以mV为单位的被测电压的大小。如：是 (0.1)的1234倍，即=1234，显示结果为123.4(mV)。这样的数字表头，再加上电压极性判别显示电路，就可以测量显示-199.9～199.9的电压，显示精度为0.1。 数字测量仪表的核心是模数(A/D)转换、译码显示电路。 ICL7106（数字“电压表头”。 ）ICL7106（数字“电压表头”。 ）它主要由模拟运算器、双积分A／D转换器、计数、译码驱动及显示驱动组成。是大规模集成电路芯片。配备外围电路 ，组成DT830型数字万用表，它的核心是直流数字电压表DVM（Digital Voltage Meter），俗称数字“电压表头”。 它采用COB(chip-on-board)封装形式。 详见DT830型数字万用表的 实习指导的附属资料。直流电压测量电路直流电压测量电路在数字电压表头前面加一级分压电路(分压器)，可以扩展直流电压测量的量程。如图1所示，U0为电压表头的量程(如200mv)，为其内阻(如10MΩ)，r1、r2为分压电阻，U10为扩展后的量程。直流电流测量电路直流电流测量电路测量电流的原理是：根据欧姆定律，用合适的取样电阻把待测电流转换为相应的电压，再进行测量。如图3，由于r ＞＞ R（运放的输入阻抗很大），取样电阻R上的电压降为U1=I1* R；（被测电流转换为被测电压U1） 即被测电流 I1=U1/R；交流电压测量电路交流电压测量电路数字万用表中交流电压测量电路是在直流电压测量电路的基础上，加入了一级交流-直流(AC-DC)变换器，图5为其原理简图。 该AC-DC变换器主要由整流二极管、RC滤波器等组成。 同直流电压档类似，出于对耐压、安全方面的考虑，交流电压最高档的量限通常限定为750V(有效值)。 电阻测量电路电阻测量电路数字万用表中的电阻档采用的是比例测量法，其原理电路见图6。 由稳压管ZD提供测量基准电压，流过标准电阻和被测电阻的电流基本相等(数字表头的输入阻抗很高，其取用的电流可忽略不计)。所以A/D转换器的参考电压和输入电压有如下关系： VF/U转换器VF/U转换器U+提供2.8v的基准电压，由R1、R2、D1产生大约1MA的工作电流，VF的压降0.55~0.7V（或0.15~0.3V），R3、R4组成1/10的分压器， VIN=1/10VF，送入200MV的DVM(基本表进行A/D转换器)，测量出VF的值。 D1、D2、R2是输入保护电路，误测交流时R2起限流作用。HFE转换电路HFE转换电路HFE=IC/IB,VIN=IC*R2=HFE*IB*R2,代入R2=10Ω,IB=10µA得到： VIN=0.1HFE（mv）,送入200mv的基本表（DVM）。 测量的范围：HFE=0~1000；电子产品的装配电子产品的装配 装配调试一个电子产品，必须具备以下几方面知识： (1)识别元器件； (2)看懂电路原理图； (3)印刷电路板图(电路装配图)； (4)具备基本操作技能等； 元器件识别及基本参数测试 元器件识别及基本参数测试 装配前识别不同的元器件，以及判别所装配的元器件性能的好坏，是保证装配电子产品质量的重要步骤。识别元器件及参数，需要具备相关知识；而判别元器件性能的好坏可通过外观检查、仪器测试来完成。一般情况下，是运用万用表进行元器件好坏的粗略判别。 1、电阻1、电阻1、电阻的主要参数 电阻的值：单位有Ω、KΩ、MΩ. 电阻的功率：电阻有额定功率，P=I2 R， 设计电路时要考虑电阻的功率，即I2≤P/R 电阻的温度特性：温度的改变电阻的阻值也会发生改变。 2、电阻的分类 a. 固定电阻 b. 可变电阻（电位器） 3、电阻值大小的识别 电阻的阻值标注有两种方法，一是直接在电阻上标出数据；二是用色环表示阻值。色环表示阻值可在任意角度识别其阻值大小，不受电阻体积限制，使用方便，被广泛运用。色环电阻色环电阻(1)五道色环电阻 (2)四道色环电阻色环电阻表示方法 色环电阻表示方法 （1） 五道色环电阻 第一环表示阻值的第一位数字； 第二环表示阻值的第二位数字； 第三环表示阻值的第三位数字； 第四环表示幂的次方； 第五环表示误差。 （2） 四道色环电阻 第一环表示阻值的第一位数字； 第二环表示阻值的第二位数字； 第三环表示幂的次方； 第四环表示误差。 （3）表示误差的色环间距较 其他色环间距大些。并且颜色 一般为棕、金、银色。 （续）（续）2、电容2、电容 电容的电气特性是“隔直通交”。在电路中为容性， 容抗： Zc=1/jωC 1、电容的主要参数 a.电容的容量：瓷介质电容容量小，容量范围一般在 1PF--1uF之间。 形似圆饼状，其表示方法有： （1）直接表示法， 用uF=10-6F，nF=10-9F， pF=10-12F来表示电容单位。 举例：“3p”，“0.01u”，“4n7”=4.7nF=470pF （2）不标单位的直接表示法 举例：“3”=3pF，“27”=27pF，“0.047”=0.047uF （3）数码表示法，一般用三位数表示，前两位表示 容量有效数字，第三表示幂指数。即“0”的个数， 默认单位为pF。 举例：“203”=20×103=0.02uF “221”=22×101=220pF “104”=10×104=0.1uF “103”=10×103=0.01uF（续）（续）b.电容的耐压： 电容的耐压是一个非常重要的指标，加在电容两端电压必须小于额定耐压值，有些电容参数标注在塑封外壳上。 例如：“1uF50V”代表：容量1uF，耐压值50V。 c.电容的耐温特性： 电容的耐温特性也是一个非常重要的指标，电容的使用环境主要是对温度的要求，特别是电解电容，一般使用温度是-40℃～+85℃。 d.电容的极性 ⑴ 新的电解电容可以管脚为标 志：长脚为正极，短脚为负极。 ⑵ 在外壳封装上有极性标志。（续）（续）d.电容的极性 ⑴ 新的电解电容可以管脚为标 志：长脚为正极，短脚为负极。 ⑵ 在外壳封装上有极性标志。 d.电容的极性 3、电感3、电感 电感的电气特性是“隔交 通直”。在电路中为感性， 感抗： Z L=jωL 2．电感的量 电感量用mH=10-3H、μH=10-6H来表示电感量级单位。色环电感的电感量与色环电阻的阻值表示方法基本相同。 电感多用于并、串联谐振回路中，其中部分在调试中需要调整。4、晶体振荡器4、晶体振荡器 晶体振荡器简称晶振，晶振具有压电效应特性，晶振的是石英晶体，即SiO4，石英晶体按照不同的切削方式就具有不同压电效应频率，而且具有非常稳定振荡频率，稳定度达10-6以上，从而在很多领域得到广泛应用。 电路符号： 5、陶瓷滤波器5、陶瓷滤波器 陶瓷滤波器是一个或多个陶瓷 振子组成，根据用处不同，陶瓷振子数目、内部结构和外部连接方式不同，其输入输出方式有两端、三端和多端，其优点是体积小、成本低、选择性好、频响特性好、性能稳定。 三端陶瓷滤波器是由一个压电陶瓷振子组成，其外形、电路符号和等效电路如图4-6所示。455KHZ三端陶瓷滤波器，一般用于调幅收音机的中频滤波，代替2-3只中周。组合型陶瓷滤波器是由两个以上压电陶瓷振子组成,10.7MHz陶瓷滤波器是由两个三端陶瓷滤波器构成,其外形、电路符号如图4-7所示。 这种滤波器常用于FM收音机中代替10.7MHz选频中周。6、晶体二极管6、晶体二极管 晶体二极管具有单向导电特性，一般用于整流、检波。晶体二极管PN结存在结电容，变容二极管就是利用这个特性。还有稳压二极管利用PN结的击穿特性。可用三用表测试它的单向导电性。7、晶体三极管7、晶体三极管 晶体三极管种类非常多，一般用于功率放大等；以后要进一步学习。 晶体管直流参数的测量： (1)直流放大倍数hFE的测量； (2)反向截止电流Iceo、Icbo 的测量； (3)三极管管脚极性的辨别。 （测试方法略）8、集成电路8、集成电路 集成电路是将晶体管、二极管、电阻、电容、连线等集中光刻在一小块固体硅片上并封装于外壳内，构成一个完整的、具有一定功能的电路。9. 其他9. 其他1. DC插座 2.耳机插座 3.轻触按键开关 4.蜂鸣片 5.电池片 6.拉杆天线 7.喇叭 8.电位器 9.五芯排线 10.导线 等等安装步骤安装步骤DT830B由机壳塑料件（包括上下盖、旋纽）、印制板部件（包括插口）、液晶屏及表笔等组成，组装成功关键是装配印制板部件，整机安装见图1（详见指导书对各步的示意图）图1 DT830B安装流程图 安装印制板安装印制板1．印制板安装 印制板图见图3 ，双面板的A面是焊接面，中间圆形印制导线是功能、量程转换开关电路，如果划伤或污染，对整机性能影响很大，必须小心保护。 安装步骤 （1）安装电阻、电容、二极管等。电阻、二极管等安装时，如果安装孔距>8mm（例如R8/RR9/R*/R21等，丝印图画“—”或电阻符号） 一般可卧式安装，如果孔距<5mm、应立式安装（板上其它电阻、丝印图画“○”）。一般片状电容亦采用立式安装。 PCB元件面上丝印图相应符号参见图2（续）（续）（2） 安装方法参见2.6.1，一般1/4W以下卧式安装电阻可贴板安装，立装电阻和电容元件与PCB距离一般为0～3mm（参见《电子实习》教材§1.7） （3） 安装电位器、三极管插座。注意安装方向：三极管插座装在A面而且应使定位凸点与外壳对准、在B面焊接。[参见图4和图7（d）] （4）安装保险座、插座、R0、弹簧。焊接点大，注意预焊和焊接时间（图4、5）。 （5）安装电池线。电池线由B面穿到A面再插入焊孔、在B面焊接。红线接＋、黑线接－。（参见图6）null图2 安装符号示例（局部） nullnull图4 三极管插座安装 图5插座和R0 安装A面nullR0弹簧２．液晶屏组件安装液晶屏组件由液晶片、支架、导电胶条组成，参见图7２．液晶屏组件安装液晶屏组件由液晶片、支架、导电胶条组成，参见图7（a）液晶片 （b） 导电胶条 （c）支架、液晶片镜面为正面显（示字符）白色面为背面，上下透明条可见条状引线为引出线，通过导电胶条与印制板上镀金印制导线实现电连接。由于这种连接靠表面接触导电，因此导电面污染或接触不良都会引起电路故障，表现为显示缺笔划或乱字符。因此安装时务必保持清洁并仔细对准位置。 支架是固定液晶片和导电胶条的支撑，通过图7所示上面的5个爪与印制板固定，并由四角及中间的个凸点定 图7 安装步骤： 安装步骤： （1）．将液晶片放入支架（如图8），支架爪向上，中间爪位置如图，液晶片镜面向下，标记在图右边 （2）安放导电胶条 见图9 导电胶条的中间是导电体，安放时必须小心保护，用镊子轻轻夹持并准确放置。 （3）将液晶屏组件安装到PCB上 见图10nullnull图10 液晶屏组件安装（续）（续）（a）将液晶屏组件放到平整的台面上，注意保护液晶面，准备好印制板。 （b）印制板A面向上,将4个安装孔和1个漕对准液晶屏组件的相应安装爪。 （c）均匀施力将液晶屏组件插入印制板 （d）安装好液晶屏组件的印制板3．组装转换开关3．组装转换开关转换开关由塑壳和簧片组成，如图11所示。用镊子将簧片卡到塑壳内见图12，注意两边簧片位置不对称。null4．总装4．总装（1）安装转换开关 / 前盖参见图11和图12 （2）左手按住转换开关，双手翻转使面板向下，将装好的印制板组件对准前盖位置，装入机壳 ,注意对准螺孔和转换开关轴定位（图13）。图13（总装续）（总装续）（3）安装两个螺钉,固定转换开关，务必拧紧。（图13） （4）安装保险管（0.2A） （5）安装电池。 （6）贴屏蔽膜 将屏蔽膜上保护纸揭去，露出不干胶面，按图14位置贴到后盖内。null5调试与总装 5调试与总装 数字万用表的功能和性能指标由集成电路和选择外围元器件得到保证，只要安装无误，仅作简单调整即可达到设计指标。 调整方法1： 在装后盖前将转换开关置2V电压档（同调整方法1，注意防止开关转动时滚珠滑出）此时用待调整表和另一个数字表（己校准，或4 1/2以上数字表）测量同一电压值（例如一节电池），调节表内电位器VR1使两表显示一致即可。 调整方法2 在装后盖前将转换开关置200mV电压档（注意此时固定转换开关的4个螺钉还有2个未装，转动开关时应按住保险管形附近印制板，防止开关转动时滚珠滑出）插入表笔，测量集成电路35，36之间的电压（具体操作时可将表笔接到电阻R16和R26引线上测量，见图15）调节表内电位器VR1使表显示100mV即可. 总装 盖上后盖，安装后盖个螺钉，安装完毕。null附DT830B电原理图附DT830B电原理图图16 装配注意事项装配注意事项仔细阅读实验指导书，按元器件清单（一）、（二）清理元器件。 误差0.3%~1%的电阻是精密电阻，关系到测量精度，不要随意代换。不要用20%的误差替换5%的电阻。 袋装的是结构件、配件，比较细小，小心损坏，妥善保管。装配时，将袋装的结构件放在一个小盒内，以免遗失。没有备用的结构件、配件，请同学们务必注意。 不要用手触摸上有助焊剂的焊盘，手汗会导致焊盘氧化，影响可焊性，造成虚焊。 初次焊接者，先在万能板上练习，对焊接有体会，基本掌握焊接要领后再正式焊接。以免焊坏焊盘，导致印刷板报毁。 先熟悉印刷板，对照装配图查找元件的对应位置，不要出现漏、错、虚焊，按焊接要领仔细完成。 液晶板是易碎品，不能承受大冲击及的压力，轻拿轻放。 印刷板与液晶板未连接之前，不要打开导电胶条，以免影响它的电连接性能。调试与校准调试与校准准确、良好的焊接是调试的基础，仔细阅读指导书P2~6。 数字万用表的功能和性能指标由集成电路和选择外围元器件（设计）得到保证，只要安装无误，仅作简单调整即可达到设计指标。 校准的原理：仅需对200mv基础档校准，其他档通过转换开关会自校准。 方法：①提供100mv的标准电压源输入到校准表；②校准表的档位置200mv；③调节校准表内的电位器VR1使表显示99.9~100.1mv即可。 调试校准后，你可用万用表检测一些已知的电量，看看自己装的表是否有正确的显示？感受一下自己的成果，让你充满喜悦！DT830配备的LCD液晶显示板DT830配备的LCD液晶显示板（Liquid Crystal Display）LCD显示器通过让底板整体发光，在外加电压时电极作用区的液晶分子的旋转、扭曲、转动控制透光度的技术原理，实现字符显示，它做到了真正的完全平面。一些高档的数字LCD显示器采用了数字方式传输数据、显示图像（如：TFT-LCD液晶电视屏）。请同学们查阅相关资料。 AC/DV转换器图5AC/DV转换器图5虚线框内实现AC/DC转换，D实现半波整流; vo=0.45vi,实现AC/DC转换。R13~R17组成分压器。 null谢谢！ 祝同学们装配成功，有收获！nullnullAC/DV转换器图5AC/DV转换器图5虚线框内实现AC/DC转换，D实现半波整流; vo=0.45vi,实现AC/DC转换。R13~R17组成分压器。 AC/DV转换器图5AC/DV转换器图5虚线框内实现AC/DC转换，D1、D2半波整流; vo=0.45vi,实现AC/DC转换。R7~R11组成分压器。DT830B的校准方法示意图DT830B的校准方法示意图自动关机电路自动关机电路原理： 开关K置OFF时，电源对C充电到9V； 开关K置ON时, UB的电位由R2、R3的分压决定；UA高于UB时，运放输出高电平， VTI、VT2导通，U+输出电压≈9V; 电容通过R1放电，当UA的电位下降到UB以下时，运放输出低电平，VTI、VT2截止，U+无输出。 UA由9V下降到UB=1.5V以下时，仪表停止工作。(C=47µ,14分钟后自动关机) UAUBcDJFGHV（续）（续）设仪表自动关机的时间为t: 解出： VF/U转换器VF/U转换器U+提供2.8v的基准电压，由R1、R2、D1产生大约1MA的工作电流，VF的压降0.55~0.7V（或0.15~0.3V），R3、R4组成1/10的分压器， VIN=1/10VF，送入200MV的DVM(基本表进行A/A/D转换器)，测量出VF的值。 D1、D2、R2是输入保护电路，误测交流时R2起限流作用。nullHFE转换电路HFE转换电路HFE=IC/IB,VIN=IC*R2=HFE*IB*R2,代入R2=10Ω,IB=10µA得到： VIN=0.1HFE（mv）,送入200mv的基本表（DVM）。 测量的范围：HFE=0~1000；