万用表及示波器的原理与应用

1、TSD Training System基础维修知识2005年9月20日万用表的原理万用表的原理&应用应用TSD Training System基础维修知识2005年9月20日概述 万用表又称三用表或多用表，利用它能够测量电压、电流和电阻。在故障排除、修理当中，万用表是必不可少的器件。 不同的万用表的测量功能是有所不同的，一般万用表只能够用来测量电阻、直流电压/直流电流、交流电压。在各个测量功能位置，也分成多种量程，以供不同情况下选择。万用表有两根表棒，红、黑各一支，在测量电阻和交流电流时，这两支表棒是不分的，但在测量直流电压和直流电流时一定要分清。黑表棒（-）较零旋钮电阻挡直流电压/电

2、流挡交流电压挡红表棒（+）TSD Training System基础维修知识2005年9月20日万用表的测量原理 一、直流电流挡测量原理一、直流电流挡测量原理 电路中E和R1构成所测量的外电路，图示是在测量这一路中的电流。E是外电路中的直流电压源，R1是电路中的电阻。R2是万用表内的分流电阻，它和万用表内的表头相并联，构成对表头的分流电路，可以减少流过表头的电流。万用表测量万用表测量直流电流直流电流原理原理黑表棒表头表内分流电阻I1I2I0万用表内部结构红表棒注意：表头是一个磁电式直流电流计，流过它的直流电流越大，其表针偏转的角度越大。流过这种表头的电流一定要是直流电流，而且这一电流是很小的，

3、所以通过一个并联的分流电阻R2来扩大电流量程。TSD Training System基础维修知识2005年9月20日 测量时,外电路中的电流I0通过红表棒输入万用表内，流过R2的电流I2很大的，流过表头的电流I1比较小，流过表头的电流使表头的表指针偏转，根据表指针所偏转的角度，从刻度盘上便能够表示出所测量电流I0的大小。 在接入不同大小的分流电阻R2后，流过R2的分流电流I2便不同，而流过表头的直流电流大小基本不变，这样通过表头的刻度和分流的倍率，便能够读出不同电流挡下的电流值大小。黑表棒表头表内分流电阻I1I2I0万用表内部结构万用表测量直流电流原理红表棒黑表棒表头表内分流电阻I1I2I0万

4、用表内部结构万用表测量万用表测量直流电流直流电流原理原理红表棒TSD Training System基础维修知识2005年9月20日二、直流电压挡测量原理二、直流电压挡测量原理 用万用表进行直流电压测量见图说明。电路中R1是表内的降压电阻，在不同直流电压量程下，这一电阻的阻值大小是不同的，这一电阻通过电压转换开关转换，E是所测量外电路中的直流电压。从电路中易看出E、R1和表头这三者是串连的。红表棒表头黑表棒表内分压电阻万用表内部结构万用表测量万用表测量直流电压直流电压原理原理TSD Training System基础维修知识2005年9月20日红表棒表头黑表棒表内分压电阻万用表内部结构万用表测

5、量万用表测量直流电压直流电压原理原理 外电路中直流电压E产生的直流电流经过电阻R1流过表头，使表头中的表指针发生偏转，指示出直流电压的大小。表内电阻R1大小一定时，被测量电压E越大，流过表头的电流越大，标指针偏转的角度越大，所指示的直流电压越大。在改变万用表上直流电压挡的量程时，降压电阻的大小也改变，使流过表头的电流大小基本不变，通过刻度盘上不同量程下的刻度指示，便可读出不同量程下的直流电压值。红表棒TSD Training System基础维修知识2005年9月20日三、交流电压挡测量原理三、交流电压挡测量原理 万用表可以用来测量交流电压。电路中，VD1和VD2是表内整流二极管，因为表头只能

6、够流过直流电流，所以测量交流电压时要将交流电流转换成为直流电流，这由两只二极管构成的整流电路来完成。C是表内的隔直电容，它可以阻止外电路中的直流电流流过表头，以防止外电路中的直流电流影响交流电压的测量结果。VS是所测量外电路中的交流电压。万用表内部结构表头万用表测万用表测交流电压交流电压隔直电容整流二极管表内分压电阻 外电路中的交流电压通过C加到整流电路中，将交流电流（由交流电压产生交流电流）转换成直流电流，这一直流电流流过表头，使表指针偏转，指示交流电压值。TSD Training System基础维修知识2005年9月20日 注意：1. 交流电流的方向在不断改变，而交流电压挡只用来测量50

7、Hz的交流电，这种交流电的正负半周幅度对称，送入表内的交流电压要通过整流电路，使流过表头的电流方向是确定。这样在测量交流电压时，红、黑表棒没有极性，可以互换使用，这一点不像测量直流电压或直流电流。2.万用表的交流电压挡指示刻度盘是针对50Hz正弦波交流电设计的，所以在测量非50Hz正弦电压或其他各个频率非正弦电压时，所测得得电压是不准确的。3.交流电压指示刻度是按照正弦波电压的有效值设计的。万用表内部结构表头万用表测万用表测交流电压交流电压隔直电容整流二极管表内分压电阻TSD Training System基础维修知识2005年9月20日四、欧姆档测量原理四、欧姆档测量原理 万用表的功能之一是

8、测量电阻，它的原理见图。电路中，E是表内电池（直流电压），在前面的各项测量中，表内都是不设电源的，但测量电阻时要设表内电池，这一电池产生流过表头的电流。RP1是欧姆档的表头较零电位器，调整RP1的阻值大小可以使表指针指零。R1是外电路要测量的电阻。 表内的电池E产生的直流电流流过了表头，这一电流大小和外电路中的R1阻值大小有关，R1阻值决定了流过表头的直流电流大小，这样，表指针偏转的角度便能够指示电阻R1的阻值大小。表头万用表内部结构待测电阻内部电池较零电位器万用表测量万用表测量电阻电阻R1TSD Training System基础维修知识2005年9月20日注意：1. 使用欧姆档时要注意的第

9、一个问题是较零，具体方法是：将红、黑表棒接通，此时表指针若不是指向0，可以调节调零旋钮，使表指针指向0处。更换不同的欧姆挡量程时都要较零一次，要注意在1挡时，因较零时流过电表的电流比较大，对表内电池的消耗比较大，故较零要迅速。表头万用表内部结构待测电阻内部电池较零电位器万用表测量万用表测量电阻电阻R1TSD Training System基础维修知识2005年9月20日万用表的应用 一、电容器的检测一、电容器的检测 电容器检测方法有三种：一是代替检测法，这种方法的检测结果可靠，操作比较麻烦；二是万用表欧姆档的检测法，这种方法操作简单，检测结果基本上能够说明问题。修理过程中，一般是先用第二种方法

10、，再用地一种方法加以确定。TSD Training System基础维修知识2005年9月20日 电解电容器的检测主要是检测它的漏电阻大小和充放电现象。 方法是：用万用表欧姆的1K档。在检测前先将电解电容器的两个引脚相碰一下，用来放掉电容器内部的残留电荷。但表棒刚接通时，表指针向右偏转一个角度，然后表指针缓慢的向左回转，最后表指针停下。表指针指示的阻值是该电容器的漏电电阻。此阻值越大越好，接近无穷大。 上述检测过程中，若漏电电阻只有几千欧姆，说明此电解电容的漏电严重。若表指针向右摆动之后不回摆，这说明该电解电容已经击穿。表指针向右摆动的角度越大说明这一电解电容的电容量越大，反之，则说明电容量越

11、小。由于电解电容器的偏差较大，所以在检测时主要关心的是电解电容器是否存在击穿或漏电，具体的容量大小用这种方法不能测出，其实这关系也不大。检测电解电容器的方法很多，这里介绍检测电解电容器的方法很多，这里介绍最基本的方法最基本的方法注意：在测量时手指不要同时碰到两支表棒，以免人体的电阻对检测结果的影响。TSD Training System基础维修知识2005年9月20日二、二极管的检测二、二极管的检测 在测量正向电阻时，黑表棒接二极管的正极，红表棒接二极管的负极，此时表内电池给二极管加的是正向电压（万用表接表内电池的正极、黑表棒接二极管的正极是给二极管加上正向偏执电压）。此时，表针应向右偏转一个

12、角度，所指示的阻值较小（正向电阻应该较小），此值愈小愈好，一般为几千欧。此值大说明二极管的正向电阻大，对最大整流电流大的二极管其正向电阻应该更小。若测得的正向电阻为0，说明二极管已经击穿。若测得的正向电阻很大（几百千欧），说明二极管已经开路了。TSD Training System基础维修知识2005年9月20日 在测量反向电阻时，黑表棒接二极管的负极，红表棒接二极管的正极，此时表内电池给二极管加的是反向偏置电压。此时，表指针向右偏转了一个很小的角度，所指示的电阻值较大（反向电阻应该较大），此值愈大愈好，一般为几百千欧。若测得的反向电阻很小，说明二极管已经击穿了。若测得的反向电阻是无穷大（表指

13、针不动），说明二极管已经开路了。TSD Training System基础维修知识2005年9月20日半导体PN结说明： PN结是半导体器件最基本的结构，通过掺杂P型半导体和N型半导体，在它们的交界面形成了一层很薄的特殊物理层称为PN结。在PN结两端加正向电压（P接+N接-）时，耗尽区减小，电阻趋向0；加反向电压时，耗尽区反而增大，电阻值也变大。-+耗尽区PN2.正向偏置过程中的正向偏置过程中的PN结结-+空穴电子耗尽区PN1.对称型对称型PN结示意图结示意图+正电荷-负电荷-+耗尽区PN3.正向偏置的正向偏置的PN结结TSD Training System基础维修知识2005年9月20日三、

14、万用表识别三极管的方法三、万用表识别三极管的方法（1）确定是NPN还是PNP管和基极的位置 用万用表的欧姆R1K档，用黑表棒接一根引脚，红表棒接另两根引脚，测的两个电阻值，设为1R1、1R2；黑表棒换一根引脚，红表棒接另两根引脚，又测得了两个电阻值。设为2R1、2R2；黑表棒接第三根引脚，红表棒接另两根引脚，测得的两个电阻值为3R1、3R2。 若该组两个阻值为三组中的最小，说明 这是一个NPN型的三极管；若该组的两个阻值为最大，则说明这是一个PNP型的三极管。这样可以确定是NPN管还是PNP管了。 将测得的三阻电阻值进行比较，当某一组中的两个阻值基本相等时，（那次测量时）黑表棒所接的引脚为该三

15、极管的基极。TSD Training System基础维修知识2005年9月20日(2)(3)(1)(4)(5)(6)三极管的检测步骤三极管的检测步骤黑表棒红表棒正电荷三极管PN结轻重掺杂示意图-+空穴电子耗尽区E极B极-+C极耗尽区+-负电荷说明：通过反向电阻的大小来判断三极管的集电极和射极，是因为BC、BE两个PN结的掺杂浓度不同，BC是对称型而BE是非对称型的，即E极中的多数载流子（电子）浓度比B极中的多数载流子（空穴）浓度高，所以导致加反向电流之后，反向电阻阻值不同。（见左图三极管各PN结 示意图） （2）确定集电极和发射极 使用万用表的欧姆R10K挡，红表棒固定接基极，黑表棒分别接三

16、极管的其它两个引脚；测得的两个电阻R1和R2，相比较电阻值大（趋向+ ）的那次黑表棒接的引脚是集电极，电阻值较小的则是射极。TSD Training System基础维修知识2005年9月20日示波器使用示波器使用 & 原理原理TSD Training System基础维修知识2005年9月20日 在电子电路中,为了正确判断电路是否工作正常,及判断其故障部位，我们必须了解电路的动作情况和反映的波形。此时，用一般万用表判断是非常困难的，尤其在动作较快或频率较高的电路中根本无法测试，所以必须使用示波器。TSD Training System基础维修知识2005年9月20日屏幕显示区：屏幕显

17、示区：POWER 电源开关， 打开时 LED指示灯亮。INTENSITY 显示波迹的亮度调整。FOCUS 显示波迹的聚焦调整。SCALE ILLUM 屏幕亮度TRACE ROT. 显示波迹的水平角度调整。LEVELLEVEL（触发同步控制）（触发同步控制）控制触发同步信号,当其频率与触发信号源倍频相同时,信号稳定。SLOPESLOPE（触发极性）（触发极性）用以选择被测信号在上升沿或下降沿触发扫描。TSD Training System基础维修知识2005年9月20日ALT：两个输入信号交替出现的频率由所选择的时基扫描频率决定。CHOP：两个输入信号以大约250KHZ的频率交替出现，因为视觉暂

18、留作用而感觉其同时存在。所以，当时基扫描频率在0.5ms/cm-0.5s/cm范围内时，肉眼分辨不出ALT与CHOP的区别。但是当时基扫描频率0.5ms/cm时，则可以看出两者之间的差别。通常测量低频时用CHOP，测量高频时用ALT较适合。ADD：将两个输入信号CH1与CH2相加。若将CH2 INV按下使CH2极性相反，则为两信号相减。 操作模式：操作模式：CH1通道1 单扫描CH2通道2 单扫描ALT （交互模式）在双踪模式下 CH1和CH2的波形交替显示CHOP （切片模式）以分时的方式轮流显示CH1和CH2的波形ADD通道1及通道 2的合成显示TSD Training System基础维

19、修知识2005年9月20日AUTO AUTO （自动（自动 ）：）：无触发信号输入时，屏幕上显示扫描光迹，一旦有触发信号输入，电路自动转换为触发扫描状态。此模式常用在电源刚开时，寻找水平扫描线用。NORM NORM （普通（普通 ）：）：当无触发信号输入时，屏幕上无扫描光迹，有触发信号输入时，且触发电平旋钮在合适位置时，电路被触发扫描。二者区别：二者区别：AUTO模式下，当触发条件不成立时，示波器以自己内部脉冲代替触发源。所以显示虽然无法稳定，但仍然可以看到被测波形或时基线。NORM模式下，当触发条件不成立时，就什么都看不到。TSD Training System基础维修知识2005年9月20

20、日4 4）耦合方式（）耦合方式（AC GND DCAC GND DC）ACAC： 信号中的直流分量被隔开，用以观察交流成份。DCDC： 信号与仪器通道直接耦合，当需要观察信号的直流成份或信号的 频率较低时应选用此方式。GNDGND：输入端处于接地状态，用以确定输入端为零时光迹所在位置。1 1）垂直位移（）垂直位移（POSITIONPOSITION）用以调节光迹在垂直方向的位置2 2）微调控制旋钮（）微调控制旋钮（VARIABLEVARIABLE）微调电压，以便于观察波形。但是，计算波幅时必须处于校准的位置。3)3)通道灵敏度选择开关（通道灵敏度选择开关（VOLTS/DIVVOLTS/DIV）选

21、择垂直轴的偏转灵敏度，可根据被测信号的电压幅度选择合适的档级。TSD Training System基础维修知识2005年9月20日正弦波直流耦合+10V0V方波直流耦合（占空比1：1）+2.5V0VTSD Training System基础维修知识2005年9月20日示波器的校准示波器的校准示波器与其它仪器一样（如万用表等），在使用之前都必需要先对其进行校正。而所谓对示波器的校正，是将示波器的原来波形在测试之前正确调试出来。也就是说，校正出来的波形要与示波器本身所设定的参数一致（这些参数通常会在校正的测试点标志出来)。 示波器通常不能直接显示波形的频率，而是根据频率与周期的转换（T=1/f）

22、来将频率化为周期，再用周期波表示频率（频率1KHz的等效周期为1mS）。在校正波形过程中，应首先调节波形的中心位置，此时将连接方式选择GND，触发模式选择为AUTO。这时若正常接通电源，应该能够显出一条水平亮线。如果没有显示，那就要调节垂直或水平POSITION钮、INTENSITY（亮度）；如果现出亮线不平衡（相对于X轴）时，则要用无感螺丝刀调节TRACE ROTA（水平角度调整），之后通过调节FOCUS的把会聚调至最佳状态。TSD Training System基础维修知识2005年9月20日调节VARIABLEVARIABLE（微调控制旋钮）（微调控制旋钮）对电压峰峰值和周期数进行校正。

23、在正常情况下将它右旋到卡位锁定，就可以正常使用了。如果锁定后仍不能回复校正参数值，就要利用这个旋钮对幅度和周期进行补偿。调试出来的波形如果是闪烁不定的，那就要考虑到同步调节LEVELLEVEL。第一步工作完成后，将GNDGND转换为转换为ACAC挡挡，根据示波器左下角校正的参考数值，把电压挡和周期挡位拨到恰当的位置上。将信号传输线的探头接到校正的测试口，即可在显示屏上看到方波（在输入校正波形时，要把衰减或扩大按钮调到初始位衰减或扩大按钮调到初始位置置，否则会严重影响被测波形的准确性）。 为了使波形的读数更加精确、清晰，在原始校正波形时，一定要把波形调得最准、最清晰、线条调至最精细，只有这样，读

24、数才会最为准确，误差才会减至最少，这对故障分析往往有举足轻重的作用。最后还有一点需要注意的是：校正波形调整完毕后，所有补偿按钮都不能调动或更改，否则将要再次对示波器重新校正一次。TSD Training System基础维修知识2005年9月20日维修手册阅读提示维修手册阅读提示手册确认手册确认 MANUAL CONFIRMATION安全检测安全检测 SAFETY CHECK-OUT结构框图结构框图 BLOCK DIAGRAMS印刷线路板图印刷线路板图 PRINTED WIRING BOARDS线路原理图线路原理图 SCHEMATIC DIAGRAMS芯片引脚描述芯片引脚描述 PIN FUNC

25、TION DESCRIPTIONTSD Training MaterialV 1.0TSD Training System基础维修知识2005年9月20日手册确认手册确认 MANUAL CONFIRMATION该手册所对应的机器型号该手册所对应的机器型号 确认手册中相关机型所对应的国家确认手册中相关机型所对应的国家确认手册的编号确认手册的编号 针对同一机型，可能存在不同版本的手册（手册的编号也不同）。一般手册编号越大版本越新。通常旧手册的一些错误会在新版本的手册中得到修正。 *可以在WSI系统中进行搜索，并及时更新维修手册。TSD Training MaterialV 1.0TSD Train

26、ing System基础维修知识2005年9月20日 WSI使用提示使用提示2.此处输入型号进行查询此处输入型号进行查询3.对照此处的零件编号确认手册对照此处的零件编号确认手册1.点击点击Service Manual进入查找界面进行查找进入查找界面进行查找4.点击此处下载手册点击此处下载手册TSD Training MaterialV 1.0TSD Training System基础维修知识2005年9月20日安全检测安全检测 SAFETY CHECK-OUT 纠正设备故障后，在将设备返还给客户之前，需要进行安纠正设备故障后，在将设备返还给客户之前，需要进行安全检查全检查 。维修手册一般会列出

27、需要进行的安全检测项目。（如维修手册一般会列出需要进行的安全检测项目。（如左图所示）左图所示）对于对于AUAU产品产品主要包括：主要包括：常规检查常规检查漏电测试漏电测试无铅焊接无铅焊接注意事项注意事项检查项目各机型略有不同。具体情况参见维修手册检查项目各机型略有不同。具体情况参见维修手册AU产品见支持文件：产品见支持文件：AU产品安全检测（中文版）产品安全检测（中文版）.docTSD Training MaterialV 1.0TSD Training System基础维修知识2005年9月20日结构框图结构框图 BLOCK DIAGRAMS一般在维修手册中有总体结构框图总体结构框图和主要部

28、件结构框图主要部件结构框图两种总体结构框图总体结构框图 用于描述各主要部件和模块之间的关系。通过该框图可以方便的了解机器的整体电路构架。主要部件结构框图主要部件结构框图 通常该框图会列出该IC/部件的主要引脚。因此在维修测量时，一般需要考虑优先测量这些引脚。注：具体各引脚功能见维修手册注：具体各引脚功能见维修手册的的芯片引脚描述芯片引脚描述 部分部分 TSD Training MaterialV 1.0TSD Training System基础维修知识2005年9月20日印刷线路板图印刷线路板图 PRINTED WIRING BOARDS该图列出了各零件在印刷线路板上的具体位置以及表面铜箔线路

29、的具体走向。对于每块PCB板，维修手册都会列出其正反面图纸（如左图所示）。为了方便查找零件位置，一般图纸会在板图边上列出体积较小的零件名称及其位置坐标。（如蓝色标注所示）板图左方和下方用红色方框标注部分为坐标标尺，用于零件定位。e.g：如需要查找零件Q608的位置，通过查找其坐标 F-3，可以将该零件定位于图中黄色区域，从而迅速完成查找。TSD Training MaterialV 1.0TSD Training System基础维修知识2005年9月20日印刷线路板图印刷线路板图 PRINTED WIRING BOARDS当测量当测量IC时，是不是会担心因为引脚过于密集，探时，是不是会担心因为引脚过于密集，探针滑动而导致针滑动而导致IC短路呢？短路呢？其实很多情况下，我们可以通过察看表面铜箔线路的具体走向来寻找到远离密集引脚区域的测量点。e.g: 如左图所示，对于所需要测量的引脚可以通过铜箔线路的具体走向找到位于贴片电阻下方的测量点，从而减小短路的可能性。需要测量的引脚需要测量的引脚测量点测量点TSD Training MaterialV 1.0TSD Training System基础维修知识2005年9月20日线路原理图线路原理图 SCHEMATIC DIAGRAMS注：详细情况见支持文件注：详细情况见