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。
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。
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。
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。
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