数字万用表DT890D设计报告

1、 Xxxx大学 数字万用表设计报告 学院：信息工程学院 班级： 姓名： 学号： 完成日期:2013年7月9日数字万用表的设计报告 （xxx大学信息工程学院通信工程专业xxx）摘要：本文介绍了一种数字万用表的设计-DT890D型数字万用表，DT890D型数字万用表是利用模拟-数字（A/D）转换原理，将被测模拟量转换为数字量，并用数字显示测量结果的一种电测仪表。这种表是当前广为流行的一种，和其他数字万用表相比，除功能选择开关结构不同外，其核心部分-A/D转换器基本相同。 Summary:This paper describes the design of a digital multimeter

2、digital multimeter - DT890D,DT890D digital multimeter is the use of analog - digital (A / D) conversion principle,The measured analog to digital conversion and digital display measurement results with an electrical measuring instruments,This sheet is a currently widely popular, and other digital mul

3、timeter, with the exception Different function selection switch structure, the core-A / D converter is substantially the same.关键词：数字万用表，DT890D型，原理。Keywords:Digital multimeter, DT890D type, principle引言：DT890D是目前市场上常见、廉价的数字万用表之一，性价比非常高；是大中专院校电子类、计算机、信息类专业极佳的学生实习用品。它可以测量直流电压、直流电流、交流电压、电阻、二极管以及三极管的hFE的放

4、大倍数等，该表使用TSC7106型的A/D转换芯片，配3 1/2位的LCD液晶显示屏，表内使用一只电位器来调整精度，一节9V电池做电源量程开关。该表具有体积小、电路简单、装配调试简单、皮实耐用等特点，特别适合在校生学生和电子爱好者学习、组装，在装配完成的同时也就得到了一款使用的测量工具。1. 系统整体设计：DT890D型3 1/2位数字万用表总电路主要包括以下几个部分：A/D转换电路；小数点及标志符驱动电路；直流电压测量电路；交流电压测量电路；直流电流测量电路；交流电流测量电路；20020M电阻档测量电路；200M高阻档测量电路；电容测量电路；晶体管h FE测量电路；二极管及蜂鸣器电路等。1）

5、结构原理总图 参考电压 参考电压R/V转换显示器显示逻辑A/D转换量程选择V/V转换功能选择输入I/V转换2）电路原理总图（见报告最后一页）2.系统硬件设计 1）A/D转换电路 现采用TSC7106型3 1/2位A/D转换驱动液晶显示器。R1、C2分别为积分电阻和积分电容。C1、C4分别为调零电容、基准电容。为提高仪表抗干扰能力。在模拟输入端接入高频阻容滤波器R2、C5。基准电压分别由R58、RP3、R59组成。取E0=+2.8V，设RP3的电阻值为RP3。将RP3调到最下端时3802.8R59E0R58+RP3+R5911500+200+380U1= = V=88.1mV若将RP3旋至最上端

6、，则(200+380)2.8(RP3+R59)E0R58+RP3+R59U2= = =134.4mV11500+200+380 因此，RP3的电压调整范围是88.1mV134.4mV，从中可获得基准压UREF=100.0mV，这时基本量程就设定在200mV。R60、R3分别为UREF+、UREF-端的限流电阻。时钟振荡器由R4、C3和TSC7106内部的两级反向器所构成。时钟频率由下式确定0.4550.455100k100pFR4C3 f0 = =45.5KHZ 可近似取f048KHZ，仪表测量速率MR=f0/160003次/s。被电级方波频率fBP=f0/80060HZ。 2）小数点及标志符

7、驱动电路 电路如下图所示。LCD上除数字和小数点（DP1DP3）之外，还有下列标识符：AC、二极管及蜂鸣器符号，低电压指示符，hFE、mV、V、mA、A、K、M、pF、nF、uF。从BP端输出的背电极方波电压UBP，依次经过R7、VT4、VT3、隔直电容C19，得到驱动电压UBP,其相位与UBP相反，可作为小数点驱动信号。例如当量程开关选DP2时，就驱动百位上的小数点BP2显示，以此类推。UBP还经过S2g使相应的标志符显示出来，由于S2e和S2g与量程转换是同步的，因此可保证测量数值、小数点、单位符号的同步显示。R68R82为标志符驱动端的偏置电阻，R83R85是小数点驱动端的偏置电阻，能使

8、不需要显示的标志符或小数点可靠地消隐。 低电压指示符的驱动电路由晶体管VT2、电阻R8R10、隔直电容C7组成，见电路总图。VT2的发射极接TEST，亦既TSC7106的数字地，集电极经过C7、R10接60HZ的背电极方波信号UBP。基极电位不仅取决于固定偏置电阻R8、R9，还与电池的电压E有关，当E改变时UB随之改变。该电路有两种功能：a.作为电压比较器将UB与UTEST进行比较，以确定VT2的导通或截止，比较器的阈值电压约为7V；b.代替异或门电路。当E7V时，集电极输出信号UC与UBP恰好相反，可驱动低电压指示符显示出电池图形。以此表明电池电量已不足，应该及时更换新电池，否则会影响测量准

9、确度。3）直流电压测量电路 直流电压共设5档：200mV、2V、20V、200V、1000V，基本量程设计为200mV。电路如上图所示。R32R36为分压电阻，均采用误差为0.5%的精密金属膜电阻，总阻值为10M。R32实际由两只4.5M的配对电阻R32a、R32b串联而成。该分压器可将01000V的被测直流电压一律衰减到200mV一下，再送至200mV基本表进行测量。4） 交流电压测量电路5） 交流电压仅设4档：2V、20V、200V、700V（有效值），电路如上图所示。AC/DC转换器由放大器IC3b（1/2 TL062）、整流管VD5和VD4、隔直电容C13和C16、平滑滤波器R56、C

10、17等组成，它与DCV档共用一套分压器。RP2为ACV档校准电位器，可使仪表显示器等于被测交流正弦电压的有效值。VD3用于减小非线性失真。5）直流电流测量电路 直流电流设置4档：2mA、20mA、200mA、20A，电路图如下。其中20A档专用一个输入插孔。VD1和VD2为双向限幅过压保护二极管，熔丝管FU为过流保护元件。分流器由R37R40组成，总阻值为100。其中，R37和R38采用精密金属膜电阻，R39为线绕电阻。为承受20A的大电流，R40必须选用电阻温度系数极低的锰铜丝做成，其电阻温度系数arU3,此时比较器输出端（第1脚）呈低电平。仅当被测线路电阻RXU2,故第1脚输出高电平，使门

11、控振荡器起振，进而驱动电压蜂鸣器发声。0.4550.455 IC5（CD4011）内部共有4个与非门。其中A作控制门，B-D均接成反向器，并同R20、C12一起构成阻容振荡器。R21为偏置电阻。取R20=470K,C12=200pF时，振荡频率由下式确定：470K200pFR20C12 fBZ = =4840HZ可近似为5KHZ。 8）晶体管hFE的测量电路 晶体管的hFE参数表示共发射极接法时的电流放大倍数，它近似等于集电极电流IC与基极电流IB的比值，计算公式 hFEIC/IB测量NPN或PNP型晶体管hFE的电路如下图所示，测量范围是01000倍。图中大圆圈表示仪表面板上的8芯hFE插座

12、，是专用来插入被测晶体管的。以测量NPN管为例，R64为基极偏置电阻，由偏置电路可提供大约10uA的基极电流IB。IB通过晶体管 放大之后得到的发射极电流IE，在R63上形成压降，作为仪表的输入电压UIN。因为基极电流很小，使得IE=IC+IBIC,所以 UIN=IE R63=IC R63=hFEIBR63将IB=10uA，R63=10代入上式中，并将UIN的单位取0.1mV，可得到 UIN=0.1hFE即 hFE=10UIN 显然，选择200mV数字电压表，并且将UIN单位取0.1mV，再把小数点消隐后即可直接读hFE值.由于TSC7106内部+2.8V基准电压源E0可提供的电流有限，现规定

13、IC10mA，hFE=11000。 测量PNP型晶体管时，R62为积极偏置电阻，必须改变一下E0的极性，并将R63移至集电极电路中。 9）其他测量电路 若把交流电压测量电路图中的分压器改换成直流电流测量电路图中所示的分流器，则构成了交流电流测量电路。200M高阻档测量电路还包括R41、R49和R50。电容测量电路中使用两片双运放：IC2（TL062）、IC4（LM358）。3.焊接工艺1）焊接的基本知识焊接前应该看元件是否有氧化层，因为元件经过长期存放，会在元件表面形成氧化层，不但使元件难以焊接，而且影响焊接质量，一般应首先清除元件表面的氧化层，但注意用力不能过猛，以免使元件引脚受伤或折断。在

14、使用电烙铁前，应该在烙铁加热的过程中将焊锡丝送到烙铁头上，焊锡丝在一定温度时熔化，将烙铁头镀锡，保护烙铁头，镀锡后的烙铁头为白色。如果烙铁头上挂有很多的锡，不易焊接，可在烙铁架中带水的海棉上抹去多余的锡，但不可在工作台或者其他地方抹去。焊接时先将电烙铁在线路板上加热，大约两秒钟后，送焊锡丝，观察焊锡量的多少，不能太多，造成堆焊；也不能太少，造成虚焊。当焊锡熔化，发出光泽时焊接温度最佳，应立即将焊锡丝移开，再将电烙铁移开。为了再加热中使加热面积最大，要将烙铁头的斜面靠在元件引脚上，烙铁头的顶尖抵在线路板的焊盘上。焊点高度一般在2毫米左右，直径应与焊盘相一致，引脚应高出焊点大约0.5mm。 焊接元

15、件时，应对照图纸插放元器件，用万用表校验，检查每个元器件插放是否正确、整齐，二极管、电解电容极性是否正确，电阻读数的方向是否一致，全部合格后方可进行元器件的焊接。焊接完后的元器件，要求排列整齐，高度一致。为了保证焊接的整齐美观，焊接时应将线路板板架在焊接木架上焊接，两边架空的高度要一致，元件插好后，要调整位置，使它与桌面相接触，保证每个元件焊接高度一致。焊接时如果线路板未放水平，应重新加热调整。焊接时，电阻不能离开线路板太远，也不能紧贴线路板焊接，以免影响电阻的散热。 2）焊接万用表时的注意事项a. 在拿起线路板的时候，最好带上手套或者用两指捏住线路板的边缘。不要直接用手抓线路板两面有铜箔的部

16、分，防止手汗等污渍腐蚀线路板上的铜箔而导致线路板漏电。b. 如果在完装完毕后发现高压测量的误差较大，可用酒精将线路板两面清洗干净并用电吹风烘干。电路板焊接完毕后，用橡皮将三圈导电环上的松香、汗渍等残留物擦干净。否则易造成接触不良。 c. 焊接时一定要注意电刷轨道上一定不能粘上锡，否则会严重影响电刷的运转。为了防止电刷轨道粘锡，切忌用烙铁运载焊锡。由于焊接过程中有时会产生气泡，使焊锡飞溅到电刷轨道上，因此应用一张圆形厚纸垫在线路板上。 d.如果电刷轨道上粘了锡，应将其绿面朝下，用没有焊锡的烙铁将锡尽量刮除。但由于线路板上的金属与焊锡的亲和性强，一般不能刮尽，只能用小刀稍微修平整。 e.在每一个焊

17、点加热的时间不能过长，否则会使焊盘脱开或脱离线路板。对焊点进行修整时，要让焊点有一定的冷却时间，否则不但会使焊盘脱开或脱离线路板，而且会使元器件温度过高而损坏。 3）如何提高焊接质量 a.选用合适的焊剂、焊料 焊接时最常用的焊料是焊锡。如市场上供应的Sn60焊丝，它的熔点低，电气和机械性能也比较优良。但应注意，目前市场上已有质量非常低劣的焊锡丝，尽管外表光亮，内部充满了松香，其杂质量过高，使焊接性能变差，流动性降低，焊接时焊点失去了光泽并出现麻点，容易造成虚焊。焊剂分为有机类、无机类和树脂三大类。无机焊剂俗称焊油，其化学作用强，有很强的活性，但腐蚀性强，通常不用。有机类焊剂也有一定的腐蚀性，一

18、般也不单独使用。松香焊剂是一种可靠的焊剂，它在电路维修和电子制作中应用广泛。松香在加热条件下，有一定清除氧化物的能力，而且腐蚀性小，但松香去除氧化物的能力差，助焊作用弱，为提高助焊性能，可在松香中加入适量的活化成分，如加入少许甘油。 b.刮脚与搪锡 将焊接的元件和导线进行刮脚和搪锡。有些导线和元件看上去较光亮，实际上表面仍有一层氧化层，直接焊上后形成焊锡包住引脚，看上去是一个封闭的焊点，但很可能形成虚焊。 c.掌握焊接时间 焊接时应根据不同的焊接对象，确定不同的焊接时间。对于元件，焊接时间过长，会烫坏它，使印刷板上的铜箔翘起，时间过短，会造成加热不充分，焊剂作用不够，焊点强度降低，造成虚焊。一般焊接时间控制在2秒钟左右为宜，若是导线、金属等焊接，时间可相对长些。 d.不要用烙铁头运载焊锡 在焊接时，有人习惯用烙铁头作为运载焊锡的工具，这是不正确的。因为手工焊接通常是用有焊剂的焊料，若烙铁头先接触焊料，并作为运载工具，那么焊剂在高温下早就分解挥发，使焊接时已处于无焊剂状态，容易产生焊接缺陷。焊接时要一手拿烙铁，一手拿焊锡丝，边加热边提供焊料。4)焊接后焊点的检测 焊接合格的点，一般锡点都会形成内弧，锡点圆满 光滑 无针孔 无松香渍。零件有线脚，线脚的长度要在11.2