《数字万用表设计》PPT课件

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：2V，20V，200V，500V。DIP2部分为欧姆挡，可测量挡位选择为4挡：2k，20k，200k，2M。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：2mA，20mA，200mA，2A。,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：2k，20k，200k，2M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：9V干电池。保险管：F250mA/250V。,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40400Hz。,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200mA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。,13.2.3M-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。,13.2.4M-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。,13.2.4M-830B数字万用表安装,13.2集成数字万用表装配调试,13.2.4M-830B数字万用表安装,13.2集成数字万用表装配调试,13.2.4M-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。,13.2.4M-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。,13.2.4M-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“000”，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，0.25A/250V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。,13