《数字万用表设计》PPT课件.ppt

电子系统设计与实践 第13章 数字万用表设计实例与装焊,数字万用表A/D译码驱动显示部分实际上是一套完整的数字显示直流电压表。这部分的设计电路如图13.1.1所示。 数字万用表通常采用的双积分型A/D转换器有MC14433、ICL7135、AME7106等，本节介绍的数字万用表采用MC14433。,13.1.1 数字万用表A/D译码驱动显示部分,13.1 数字万用表设计实例,13.1.1 数字万用表A/D译码驱动显示部分,13.1 数字万用表设计实例,数字万用表电阻、电流、电压测试部分原理电路图如图13.1.6所示。其中，DIP1开关部分为电压挡，可以测量交流和直流，挡位选择为4挡：2 V，20 V，200 V，500 V。DIP2部分为欧姆挡，可测量挡位选择为4挡：2 k，20 k，200 k，2 M。DIP3开关部分为电流挡，可以测量交流和直流，挡位选择为4挡：2 mA，20 mA，200 mA，2 A。,13.1.2 数字万用表电阻、电流、电压测试部分,13.1 数字万用表设计实例,（1）电阻-电压变换电路（欧姆挡） 电阻-电压变换电路如图13.1.7所示。 可测量挡位选择为：2 k，20 k，200 k，2 M四挡。,13.1.2 数字万用表电阻、电流、电压测试部分,13.1 数字万用表设计实例,13.1.2 数字万用表电阻、电流、电压测试部分,13.1 数字万用表设计实例,13.1.2 数字万用表电阻、电流、电压测试部分,13.1 数字万用表设计实例,IC3为精密半波整流电路。IC4为平均值-有效值变换电路。IC3的输入端电压是经过衰减器和电压跟随后得到的电压，此交流电压被限制在2V（A/D转换器标准最大值）以下，由IC3半波整流后，变换成平均值，再经过IC4修正使之成为电压的有效值V。,13.1.2 数字万用表电阻、电流、电压测试部分,13.1 数字万用表设计实例,（3）电压跟随电路 电压跟随电路如图所示。 当Vi输入为交流或直流信号时，Vo=Vi，有很好的跟随性。,13.1.2 数字万用表电阻、电流、电压测试部分,13.1 数字万用表设计实例,13.1.2 数字万用表电阻、电流、电压测试部分,13.1 数字万用表设计实例,（4）电流、电压信号衰减电路（交直流电压挡，交直流电流挡） 电流、电压信号衰减电路 电压衰减电路 电流衰减电路Ii,13.1.2 数字万用表电阻、电流、电压测试部分,13.1 数字万用表设计实例,（1）数字频率变换部分（频率电压变换器或频率计挡） 把不同的交流频率信号通过74LS132、74LS123转化为占空比不同的方波，再利用IC5所构成的积分电路将方波电压变为平均值电压，然后把此电压经IC6反相后输入A/D转换器，可从LED显示器上读出该频率。其中，74LS132为带施密特触发器的四重2输入与非门，74LS123为双可重触发单稳态触发器。数字频率变换部分电路图如图,13.1.3 数字万用表的频率、电容、电感及电桥测量部分,13.1 数字万用表设计实例,13.1.3 数字万用表的频率、电容、电感及电桥测量部分,13.1 数字万用表设计实例,（2）电容测量（电容测量仪或电容计挡） 利用两块555定时器，就可以把电容量转换成电压量，其电路如图。,13.1.3 数字万用表的频率、电容、电感及电桥测量部分,13.1 数字万用表设计实例,13.1.3 数字万用表的频率、电容、电感及电桥测量部分,13.1 数字万用表设计实例,（4）电桥测量 电桥测量电路如图所示 。,13.1.3 数字万用表的频率、电容、电感及电桥测量部分,13.1 数字万用表设计实例,（1）主要技术指标 准确度：%读数字数。 环境温度：1828。 环境湿度：80%。 最大显示值：1999。 测量方式：双积分模数转换。 过量程指标：“1”。 工作温度：535。 存储温度：1050。 电源：9 V干电池。 保险管：F250 mA/250 V。,13.2.1 主要技术指标和测量范围,13.2 集成数字万用表装配调试,13.2.1 主要技术指标和测量范围,13.2 集成数字万用表装配调试,（2）测量范围 直流电压测量范围、直流电流测量范围、交流电压测量范围如表13.2.113.2.3所示。二极管测试、电阻测试和晶体管测试如表13.2.413.2.6所示。频率测量范围为40400 Hz。,13.2.1 主要技术指标和测量范围,13.2 集成数字万用表装配调试,（1）注意事项 仪表只能和所配备的测试笔一起使用才符合安全标准的要求。 切勿超过每个量程所规定的输入极限值。 当仪表正在测量时，不要触及没有使用的输入端。 在不能确定被测量的大小范围时，应将功能量程开关置于最大量程位置。 在功能量程开关转换之前，应使测试笔与被测电路处于开路状态。 进行在线电阻测量前，应关断电路中所有电源并将所有电容器放电。 在后盖未盖妥，螺钉未拧紧前，切勿使用仪表。,13.2.2 注意事项及使用方法,13.2 集成数字万用表装配调试,（2）使用方法 将功能量程开关置于“DCV”量程范围所需量程上，测试笔并联接到待测电源或负载上，可测试直流电压，红表笔所接端的极性同时显示于显示器上。 将功能量程开关置于“ACV”量程范围所需量程上，测试笔并联接到待测电源或负载上，可测交流电压。,13.2.2 注意事项及使用方法,13.2 集成数字万用表装配调试, 将功能量程开关置于“DCA”量程范围所需量程上，测试笔串联接入到待测负载上，可测量直流电流，电流值显示的同时将显示红表笔连接的极性。当电流大于200 mA时，应将红表笔改插“10A”插孔。 将功能量程开关置于“”量程范围所需量程上，可测量电阻，将表笔并接到电阻上，从显示器上读取测量结果。 将功能量程开关置于“”量程位置，将红表笔接到被测二极管的阳极，黑表笔接到阴极，由显示器上读取被测二极管的近似正向压降值。,13.2.2 注意事项及使用方法,13.2 集成数字万用表装配调试, 将功能量程开关置于“”量程位置，将红表笔接到被测二极管的阳极，黑表笔接到阴极，由显示器上读取被测二极管的近似正向压降值。 将功能量程开关置于“hFE”位置，可测量晶体三极管的电流放大系数。首先应判断晶体管是NPN还是PNP型，将基极、发射极和集电极分别插入仪表面板上晶体管测试插座的相应孔内，由显示器上读取hFE的近似值。,13.2.2 注意事项及使用方法,13.2 集成数字万用表装配调试,M-830B数字万用表电路原理图中，双积分A/D转换器AME7106为44脚集成电路，其引脚功能如表13.2.7所示。元器件清单如表13.2.8表13.2.10所示。二极管VD1型号为IN4007，数量为1只 。,13.2.3 M-830B数字万用表电路原理图,13.2 集成数字万用表装配调试,领到套件后，不要急于动手安装，应根据清单仔细辨认和清点所有的元器件，看有无缺损现象，并对电阻、电容、电池、保险丝进行初测，看是否与原理图上所标值相符，然后便可进行安装了。在整个焊接和安装过程中，不要用手去摸PCB的印制面和元件符号面。 印制电路元件安装图如图13.2.3所示。为了尽量避免在安装过程中出错和返工，应按以下步骤和顺序进行安装。,13.2.4 M-830B数字万用表安装,13.2 集成数字万用表装配调试,（1）装保险管卡座。 （2）装分流器R0。 （3）安装输入插座 （4）安装三极管八孔插座，安装在元件面的反面即印刷面。,13.2.4 M-830B数字万用表安装,13.2 集成数字万用表装配调试,13.2.4 M-830B数字万用表安装,13.2 集成数字万用表装配调试,13.2.4 M-830B数字万用表安装,13.2 集成数字万用表装配调试,（5）焊装电阻、电位器、电容、二极管。电阻除R*、R8、R21为卧式安装外，其余全为立式安装。 （6）将0.5英寸的弹簧一端压在PCB元件面公共接地部分的相应圆盘焊面位置上，即紧临电位器VR1位置的两个方孔之间，沿弹簧圆周焊接。 （7）焊接电池扣导线。 （8）装配液晶显示器。,13.2.4 M-830B数字万用表安装,13.2 集成数字万用表装配调试,（9）粘贴金属箔屏蔽纸。 （10）装配功能旋转选择开关相关配件 （11）整机总装配。,13.2.4 M-830B数字万用表安装,13.2 集成数字万用表装配调试,不插表笔在表上，旋转功能选择开关到各相应挡位，检验LCD是否能正常显示。,13.2.5 检验LCD,13.2 集成数字万用表装配调试, 转换开关拨到测量挡位无任何显示。可能原因为，电池电压不足；电池扣未扣紧；电源引线内芯断裂或虚焊；电源印制线断裂。 转换开关拨到各测量挡位时出现缺笔少划。原因为，导电胶条与LCD接触不良或错位。应取下用无水酒精轻轻擦洗导电胶条及显示板导电接触区，再重新装配。,13.2.6 故障原因与处理方法,13.2 集成数字万用表装配调试, 两表笔短路时读数不是“0 0 0”，且有跳字现象（200 挡例外）。原因为，表笔引线内部开路；外界有强干扰信号；接在COM上的弹簧与贴在表后盖里面的金属箔屏蔽层接触不良。 不能测量交流电压。可能是，整流二极管接反或损坏；转换开关上的微片与印制线之间接触不良或微片脱落。也可能是R2R6，虚焊或开路，应仔细检查,13.2.6 故障原因与处理方法,13.2 集成数字万用表装配调试, 不能测量直流电压。可能是，微片接触不良或脱落；该挡分压电阻虚焊或印制线断裂。检查R1R6焊接情况以及检查微片、印制线。 不能测量直流电流。可能是，0.25 A/250 V保险管烧断；转换开关上的微片与印制线接触不良；回路分流电阻虚焊或开路。检查保险管、微片、印制线以及分流回路电阻R0、R5R8。 不能测量电阻。可能是，转换开关接触不良，测量回路电阻虚焊或开路。检查电阻R1R6、R11、R13、VR1、R16R18、R26。,1