任务-DTA数字万用表装配与调试

1、任务4-DT9205A数字万用表的组装与调试4.1学习目标【知识目标】掌握DT9205A数字万用表的电路组成。掌握数字万用表中各部分电路的作用。 掌握数字万用表的各功能转换电路原理。了解数字万用表中核心电路（DVM）的工作过程及ICL7106A的引脚功能。【技能目标】学会DT9205A数字万用表中各类元器件的质量检测。 学会按照工艺要求安装电路与组装结构。掌握复杂电子设备装配方法与操作使用。 初步掌握复杂电子设备的调试技能与故障排除方法。4.2工作任务4.2.1任务名称任务名称：DT9205A数字万用表的组装与调试。产品实样如图4-1所示。该项任务是通过DT9205A数字万用表中各类元器件的质

2、量检测，安装工艺，电路安装, 结构组装，产品调试等，掌握复杂电子设备的装配方法与调试技能。_ V AA TiU, tMiiflTM 旳|am n I-nuii| n I电器琨、I蹤躺 X图 4-1DT9205A 数字万用表实样422任务背景数字万用表也称数字多用表（DMM,Digital Multi-Meter）,是一种十分常用而又非常典 型的电子设备，具有测试功能多、准确度高、测量速度快、过载能力强、输入阻抗大、功耗 低、读数方便等特点。可以用来直接测量直流电压 （DCV），交流电压（ACV），直流电流（DCA）, 交流电流（ACA）,电阻（，电容（C） ,二极管正向压降（UF）,三极管电流

3、放大倍数5FE）等，还可以通过功能扩展后用来测量电感（L）、频率（f）、温度（T）等参数，是广大电子设备装配与调试岗位的工作人员及电工与电子爱好者必备的电子测量仪表。数字万用表的种类很多，市场上能见到不同品牌与型号的数字万用表可达上百种，但基本组成与测量原理是相同的，其中DT9205A是一款基本功能完善、价格低廉、便于安装与调试，具有较高性价比的数字万用表，深受广大电子技术人员的喜爱，成为高级电子产品的 学习与装调训练的首选。4.2.3产品标准D T 9 2 0 5 A数字万用表的功能与性能指标如下:1 1基本功能基本功能测量范围基本量程准确度土（ 读数+字数）直流电压200mV 1000V2

4、00mV/2V/20V/200V/1000V ( 0.5 %+3d)交流电压200mV 750V200mV/2V/20V/200V/750V ( 1.0 %+5d)直流电流2 mA20A2mA/20mA/200mA/20A ( 1.0 %+3d)交流电流2 mA20A2mA/20mA/200mA/20A ( 1.5 %+5d)电阻200Q200MD200Q/2kQ/20kQ/200kQ/2MQ/20MQ/Q0MD ( 1.0 %+3d)电容2nF 200 gF2nF/20nF/200nF/2gF/200g (4.0 %+5d)（注：准确度中的字数“ d ”称为“数位分辨率”。表示数字测量仪器的

5、最小显示单位，也就是数字显示屏幕最小位次为“1”的数值。例如，用量程 1000V 的 DCV 万用表测量一个直流电压，测得值是100.0V。则精度 A= （0.5%*100.0+3d） = （0.50+3d） = 0.8。误差为 X，则-0.8X+0.8。）特殊功能参数输入阻抗10 MD采样频率2.5 次 /s交流频响40 400 Hz显示方式液晶屏 3 ?最大显示1999工作环境0oC40oC电源9V 电池(6F22)特殊功能功能说明二极管测试可测正向导通电压 UF三极管测试可测电流放大系数 hFE数据保持有（显示保持符号）自动关机有（约 14 分钟）通断测量有（蜂鸣器报警）极性显示直流自动

6、负极性显示“”低电压显示有（显示低压符号曰）2 2.特殊功能424环境条件【装配场所与测量设备】装配场所：电子产品工艺实训室，用于本产品的装配与调试；测量设备：主要有RLC测量电桥，用于测量精密电阻与电容的参数；另外有晶体管特性图示仪，用来测量二极管和三极管的特性；标准电压表，用于装配表的调试与校准。【装配工具与常用耗材】装配工具：常用工具一套，包括电烙铁，螺丝刀，尖嘴钳，斜口钳，镊子，剪刀等。常用耗材：焊锡丝，松香等。【DT9205ADT9205A 数字万用表套件】包括元器件，结构件，接插件，电路板，外壳，测试表笔，9V电池，包装盒等。4.3任务实施4.3.1 DT9205A 数字万用表的元

7、器件检测1 1. DT9205ADT9205A 数字万用表元件清单(1) 电阻器DT9205A数字万用表套件中所用电阻在2张纸卡上，如图4-2所示，共62只，其中误差为土0.3%的精密电阻17只，误差为土1%的电阻14只，误差为土5%的电阻31只。对于17只误差为土0.3%的精密电阻，在检测过程中尤其应当注意，它们的误差大小直 接影响所装数字万用表的电压挡、电流挡、电阻挡的测量精度。另外14只误差为土1%的电阻，其误差也直接影响着电容挡、交流电压挡与交流电流挡等项目的测量误差。检测过程中，对于误差范围不符合要求的电阻应剔除。除此之外，另外还有2只热敏电阻，3只电位器，1只锰铜丝电阻。各电阻的规

8、格型号 见表4-1o图 4-2DT9205A 数字万用表中所用的电阻表4-1DT9205A数字万用表中所用电阻规格名称规格型号单位数 量位号色环编码备注插件电阻 0.5%1/2W0.97Q只1R61黑-白-紫 -银-绿插件电阻 0.3%1/4W9Q只1R62白-黑-黑-银-蓝插件电阻 0.3%1/4W90Q只1R63白-黑-黑-金-蓝插件电阻 0.3%1/4W100Q只2R65/R48棕-黑-黑-黑-蓝R48: 0.3%代 1%插件电阻 0.3%1/4W900Q只2R13/R47白-黑-黑-黑-蓝R13 可用 910 替换插件电阻 0.3%1/4W1 kQ只1R26棕-黑-黑-棕 -蓝插件电阻

9、 0.3%1/4W9 kQ只2R25/R46白-黑-黑-棕 -蓝R46： 0.3%代 1%插件电阻 0.3%1/4W90 kQ只2R24/R45白-黑-黑-红-蓝R45： 0.3%代 1%插件电阻 0.3%1/4W900 kQ只3R23/R34/R44白-黑-黑-橙 -蓝R34/R44 : 0.3% 代1%插件电阻 0.3%1/2W4.5MQ只2R21/R22黄-绿-黑-黄 -蓝插件电阻 1%1/4W200Q只1R54红-黑-黑-黑-棕插件电阻 1%1/4W 1.87 kQ只1R40棕-灰-紫 -棕 -棕插件电阻 1%1/4W 1.91 kQ只1R52棕-白-棕-棕-棕插件电阻 1%1/4W3

10、 kQ只1R29橙-黑-黑-棕 -棕插件电阻 1%1/4W 4.11 kQ只1R53黄-棕-棕-棕-棕插件电阻 1%1/4W10 kQ只2R50/R55棕-黑-黑-红-棕插件电阻 1%1/4W11 kQ只1R59棕-棕-黑-红-棕插件电阻 1%1/4W30 kQ只1R12橙-黑-黑-红-棕插件电阻 1%1/4W 39.2 kQ只2R51/R56橙-白-红-红-棕插件电阻 1%1/4W 76.8 kQ只1R58紫-蓝-灰 -红-棕插件电阻 1%1/4W168 kQ只1R57棕-蓝-灰 -橙 -棕插件电阻 1%1/4W 990 kQ只1R49白-白-黑-橙-棕插件电阻 5%1/4W 10Q只1R4

11、1棕-黑-黑-金插件电阻 5%1/4W 1 kQ只1R36棕-黑-红-金插件电阻 5%1/4W 2 kQ只2R14/R16红-黑-红-金插件电阻 5%1/4W 6.8 kQ只2R28/R64蓝-灰-红-金插件电阻 5%1/4W 10 kQ只2R02/R11棕-黑-橙 -金插件电阻 5%1/4W 30 kQ只2R04/R39橙-黑-橙 -金插件电阻 5%1/4W 47 kQ只1R07黄-紫-橙 -金插件电阻 5%1/4W 100 kQ只6R06/R10/R30-R32/R37棕-黑-黄 -金插件电阻 5%1/4W 220 kQ只5R01/R09/R33/R42/R43红-红-黄-金插件电阻 5%

12、1/4W 470 kQ只4R17- R19/R15黄-紫-黄 -金插件电阻 5%1/4W 1 MQ只3R03/R08/R20棕-黑-绿-金插件电阻 5%1/4W 2 MQ只1R38红-黑-绿-金插件电阻 5%1/4W 10 MQ只1R05棕-黑-蓝-金热敏电阻 MZ31600- 900Q只2R27/R35RM-065 电位器220Q(221)只3VR1-VR3锰铜丝电阻0.01Q只1R60(1.6* 41.35/通用)(2) 电容器DT9205A数字万用表中所用电容器共18只，其中瓷片电容2只，金属化电容10只,电解电容6只，具体规格型号见表4-2。表4-2DT9205A数字万用表中所用电容器

13、规格名称规格型号单位数量位号备注瓷片电容47 pF只1C13瓷片电容100 pF只1C08金属化电容 CBB10 nF (103)只4C14C17金属化电容 CBB22 nF (223)只1C05金属化电容 CBB100 nF /100V (104)只2C06/C07金属化电容 CBB220 nF /63V (224)只3C03/C04/C12电解电容 4*73.3 F/50V只2C10/C11电解电容 4*710 尸/25V只3C09/C18/C19电解电容 4*747 F/16V只1C01(3)半导体器件DT9205A数字万用表中所用半导体器件共18只，其中二极管有14只，三极管4只，具体

14、型号如表4-3所示。表4-3半导体器件型号名称规格型号单位数量位号备注DIP 二极管1N4007只8D07D14二极管 D0-351N4148 插件只6D01 D05/D15DIP 三极管9013 T0-92只1Q3DIP 三极管9014 T0-92只2Q2/Q4DIP 三极管9015 T0-92只1Q1(4)其它元器件DT9205A数字万用表中所用的其他元器件见表4-4。其中ICL7106A芯片已经绑定在印制线路板上，这种方式一般称为COB(chip on board)，绑定后已经过测试正常。另外3块集成电路也已经焊接在印制板，不需另外焊接。表4-4其他元器件名称规格型号单位数量备注印制电路

15、板DT9205A 印制板块1COB 邦贴板集成电路(COB-42)IC1 : ICL7106A只1已绑贴在印制板上集成电路(SOP-8)IC2/ IC3: LM358只2已焊在印制板上集成电路(SOP-14)IC4 : LM324只1已焊在印制板上测试笔插座920 系只4电容器插座890 系 /920 系 /CZ12只2晶体管插座920. 1 系 /CZ09只1保险丝夹“ R”型(较矮的)只2屏蔽弹簧WJ921只1用于印制板地线与后盖屏蔽纸的连接自锁开关8.5*8.5/2P2T只2电源开关/数据保持电池线6.5cm 红色/黑色根2玻璃保险丝管F 0.5A/250V5*20只1面板大标签贴功能开

16、关指示标签张1贴于面板下部面板小标签贴型号标签张1贴于面板上端后盖屏蔽纸贴40*40 银白张1贴于后盖中上部三端蜂鸣器总成27mm，MJ05A-830B. 1只1包括蜂鸣器片，引线等液晶屏总成92 三位半双边反射 LD10003套1包括液晶屏，框，座，镜片， 框纸，电缆纸等双面发泡导电胶条51.5*3.2*2.5条2用于印制板与液晶屏电缆纸之间的电路连接导电胶条下夹板块1导电胶条上压板块1折叠簧片 WJ93192 系列只2用于压装液晶屏齿轮转盘MJ12C-5800 黑色个1转盘开关总成转盘框MJ12C-5800 黑色个1转盘开关总成V 型二接触簧片A59个5转盘开关总成转盘齿轮弹簧830B 系

17、列通用 WJ103个2转盘开关总成钢珠(转盘齿轮用)3mm个2转盘开关总成转盘开关旋钮MJ01D-920.1个1转盘开关总成自锁开关按钮MJ01D-920.1个2用于 2 只自锁开关机制螺丝2* 8 白色只2锁液晶电缆纸螺母M2 白色只2锁液晶电缆纸自攻螺丝2* 5 黑色只2锁固定 LCD 的折叠簧片自攻螺丝2* 6 黑色只4锁转盘开关自攻螺丝3* 8 黑色只1锁线路板自攻螺丝3* 12 黑色只3锁后盖9V 叠层电池9V只1前盖MJ01A-920.1 黑色个1后盖MJ01A-920.1 黑色个1测试表笔 WB-053.5*20*650mm（红 /黑）付1装配图DT9205A 装配图张1使用说明

18、书92 系列中文使用说明书份1包装彩盒215*138*53 （92 系）只12 2. DT9205ADT9205A 数字万用表的元件识别(1)元件识别DT9205A数字万用表中的元器件外型如图4-3所示。图 4-3DT9205A 数字万用表中的元器件外型识别(2)电阻值识别电阻的参数有2种色环表示法，普通电阻用4色环表示，精密电阻用5色环表示，如 图4-4所示。电阻各色环所表示的含义如 表4-5所示，根据此表可以识别电阻的阻值与精度。图 4-4 电阻值的色环表示法(3)电容值识别法第 1 色环 第 1 位数第 2 色环 第 2 位数第3色环 (如果使用)倍乘数精度颜色数字颜色数字颜色数字颜色倍

19、数颜色数字黑0黑0黑：0黑1银10%棕1棕1棕1棕10金45%红2红2红2红100棕1%橙3橙3橙3橙1k红42%黄4黄4黄4黄10k橙43%绿5绿5绿5绿100k绿40.5%蓝6蓝6蓝6蓝1M蓝曲.3%紫7紫7紫7金0.1紫40.1%灰8灰8灰8银0.01白9白9白9表4-5电阻值的色环意义与识别川色环电阻表示法1 2倍乘五色环电阻表示也1 2 3倍乘W/Fi rfl保跄普电池扣 干品体讲侧试座保险计座部分电容的电容值直接标在电容上。而大部分电容的容量及最大耐压是按表4-6的电容参数表示法打印在电容上。电容的常用单位为pF（皮法），nF（纳法），pF（微法），之间的 关系参见表4-7所示的公

20、制单位换算。电容参数表示法中的第三位数字为倍乘数，亦即0的个数，单位为pF。女口224表示容量为220000pF=0.22尸。表4-6电容参数的表示方法表4-7公制单位换算符号名称乘数科学计数法p皮0.0000000000011000p=1nn纳0.0000000011000n=1pp微0.0000011000 P=1m毫0.0011000=1k-个11000k=1Mk千1000103M兆10000003 3DT9205A数字万用表的元件检测元件参数的检测，在数字万用表的装配与调试过程中是极为重要的一个步骤，直接影响 装配产品的质量指标。在装配产品的整机调试与维修过程中，若是因为元器件的误差过

21、大而 导致装配产品不能达到正常指标，则是非常难以检查的，甚至即使是个别元件的问题也可能 导致所装配的整个产品的报废。因此，对元件检测必须高度重视。（1）RC元件检测可用RLC数字测量电桥，检测电阻与电容元件的参数值，并作好记录。检测中要特别注意用于电路中分压、分流及作为基准电路等用途的精密电阻的阻值是否符合精度要求，对不符合要求的元件应剔除，以保证数字万用表装配后的产品准确度与精度 等级。个别装配的数字万用表的精度达不到要求，基本上大多都是因为这些精密电阻的误差 超过范围，或者是将普通电阻安装了这些精密电阻的位置而造成。另外，电容器的容量检测也不可忽视，特别是电路中用于时钟振荡的电容，A/D变

22、换电路的积分电容、基准电容、自动调零电容，定时关机电路的定时电容等，若这些电容的误差 过大，将会直接影响相关电路功能的实现或正常工作。（2）半导体器件检测可用晶体管特性图示仪，测试各二极管的正、反向伏安特性曲线，测试三管的输入特性第一位数倍巫数 沪冠大工件电压精度：字母 M 代表的精度为：=20% 字母 K 代表的精度为：_10%字母 J 代表的精度为：5%上面表示值为TOz1,000=倍乘数数字01234589倍乘1101001k10k100k0.010.110 DOOpF或。01 pF 100V注意：字母 R 相当于小数点与输出曲线，以判断这些半导体器件的性能，保证数字万用表的装配质量。4

23、32 DT9205A 数字万用表的电路安装1 1 焊接规范好的焊接方法是安装DT9205A数字万用表最重要的因素，合适的电烙铁也十分重要。 推荐使用30W左右的内热式电烙铁，并请随时保持烙铁头的清洁和镀锡。(1 1)安全操作规程1焊接时注意防护眼睛。2焊锡中含有铅和其他有毒物质，焊接过程中应避免焊锡触及口腔部位，手工焊接后须 清洁双手。3焊接场所应有足够的通风，防止焊接过程中的烟雾对人体的影响。2 2)元件安装元器件的插入方向，在没有特别指明的情况下，所有元件的安装都必须从线路板正面装 入，线路板上的元件装配符号图指出了每个元件的安装位置和安装方向。需要特别说明的是,在DT9205A数字万用表

24、的安装中，从线路板反面装入的元器件只有4件：锰铜丝电阻、保险丝座、三端蜂鸣器和镀银弹簧，其余元器件均从正面插入。电阻的装配应符合色环或数字方向一致原则，无极性电容的安装方向也应尽量保持一个 方向，这样有利于后期的检查与读数工作。对于有极性的元器件，如电解电容器、二极管、三极管等，装配时要特别注意极性和管脚位置。另外，自锁开关的安装方向更不可装反，否 则开关按下后的状态不正确。3 3)元件焊接焊接时，推荐使用63/37铅锡合金松香心焊锡丝，禁止使用酸性助焊剂焊锡丝！焊接的方法如 表4-8所示。表 4-8 焊接方法序号正确的焊接方法不良的焊接方法将电烙铁头靠在元件脚和焊盘的结合部。注：所有元件从焊

25、接面焊接。烙铁头位置不正确，则加热温度不够:焊锡不向被焊金属扩散生成金属合金。焊锡桥接：焊锡流到相邻通路，造成线 路短路。这个错误需用烙铁通过桥接部 位即可。若烙铁头上带有少量焊料，可使烙铁头的热量较快传到焊点上。将焊接点加热到一定的温度后，用焊锡触到焊接件处,熔化适量的焊料；焊锡丝应从烙铁头的对称侧加入。焊锡量不够：造成点不完整，焊接不牢固。当焊锡丝适量熔化后迅速移开焊锡丝；当焊接点上的焊料流散接近饱满，助焊剂尚未完全挥发，也就是焊接点上的温度适当、焊锡最光亮、流动性最强的时刻，迅速移开电烙铁。焊接过量：容易将不应连接的端点短接。2 2 焊接注意事项在插件完成后，先用一块软垫或海绵覆盖在插件

26、的表面，反转线路板，用手指按住线路 板再进行焊接，或者在每插一个零件后，将零件的两只脚掰开，这样在焊接线路板时，零件 才不会从线路板上掉下来，如 图4-5所示。但是对诸如：自锁开关、电容器插座、晶体管插 座、三端蜂鸣器、电源线、表笔插座等器件的焊接，应当逐一进行。a)插完所有的零件(b)放在海绵垫上图 4-5 元件焊接过程(c)焊锡(d)剪掉多余的焊脚3.安装说明（1）PCB 板图DT9205A 数字万用表印制板为双面板，如 图 4-6 所示。图（a）为主要元器件的插入面，上面标有各元 器件的安装位置，图（b）为主要元器件的焊接面。（a）印制板正面（主要元器件的插入面）（b）印制板反面（主要元

27、器件的焊接面）图 4-6 DT9205A 数字万用表印制板（2）电路原理图DT9205A 数字万用表电路原理图如 图 4-7 所示。（3）元件装配图DT9205A 数字万用表元件装配图如 图 4-8 所示。图中的 K 为开关，D 为二极管，Q 为三极管宀曲萨年+Esfw书_=th如VBItr :UU图理原路电表用万字数-.i |:=DLI tnJ yS4-4mr灵 rt_EFlvwor?近 OfnCEn2 JI刖014|4KR0430kPI舛LiRU2 l(Hs_R05 R.06IWM曲1C2iUl.M3SCQII4A1FMi H i iLOH 界 f! 亦 加Hmm或 f2 fl2 h2gl

28、fl alt*lBI POU bc4 A e3 d3 c3 BMMH2d2c2 C el dl clMH(ScoTuS)0-122JkHQC*SZFWT唱 a 如I RINIC1CL7UMClk471(4( 47flk5IQIK2200RL62k2T2PR15471JkWHJCisoyitkiFCI9ICKJF-0-0.3%R62：gt-QH? 0.3%時1遵卜().购0.3%9DI-9205A-20021105I.M124Cl：I访9 PR5J!：0：7&曲%R.7IfiNli 1%1.下于印iNttUft辰面恨险蝕背座、希羽堆电咀，醉蔽禅靑、 罐甘鸣科.2.下列斟件不能叢错向或极性

29、；自领开去（K3和K2）、二靈曾（04孙、三抽俗讨只】，业解电髀番昭只 缶下列料杵悔空芸高度与桁废心或与血盛上的代囲适配r开关（KI和 a 衷毬插吨观只人地容黑插座哲只人（IH）,VRJ200mnR47R+6R45R44100 900 90; 9QKAR5FJ IlJk F?射IJ饰WOkftR28 6 iILClOj JSiiFwik().?%R2o皿颁4.lik L9lk购.21皿DIU1% 1% 1% 1%叫CM疇廳)O-牯iH it电阳FUSE 0.5A5ftVQCT- no oo-pqS3 KoSEJSOOOQOOOO|S1999时，显示器溢出，仅千位显示“1”，其余位均消隐，以此表

30、示仪表 过载。POL:负极性指示驱动端（极性标记：Polarity Mark）。BP：液晶显示器背面公共电极的驱动端，简称“背电极（Back Pole）”，由该端输出50Hz的方波加在LCD的公共电极上，用于LCD正常工作状态的数据显示。LoB:低电压指示驱动端（Low Battery）,当9V电池的电压低于6V时，使LCD显示器 上显示低电压符号。OSC1OSC3:时钟振荡器的引出端，与外接阻容元件构成两级反相式阻容振荡器。IN+、IN-:模拟电压输入端，分别接被测直流电压UIN的正端与负端。RREF+：基准电压的正端，简称“基准+”，通常从内部基准电压源获取所需要的基准电压， 亦可采用外部

31、基准电压，以提高基准电压的稳定性。RREF-:基准电压的负端，简称“基准-”。CREF+、CREF-:负端。CAZ:外接自动调零电容CAZ端，该端接芯片内部积分器的反相输入端。BUF:缓冲放大器的输出端，接积分电阻RINT。INT:积分器输出端，接积分电容CINT。HOLD:读数保持端，当将该端通过开关与U+端短接时，内部时钟振荡器停振，数字电路停止工作，LCD公共背电极上的方波电压也随之消失，IN+端输入的电压不再产生新的计位笔別驱励bc4POL背电极BPOSC,HOLDOSC2(JSC；,TESTVnn：+LrRi：iGliF*CR|.：F-COMIN+INCAZBUFINTU-LoB-(

32、13bjD匸电毓 U+Fdlc I blal fl” d2c262al数脉冲，数据锁存器的数据不变，计数器保持原计数状态不变，每个笔段译码器所输出的电 平也不变，LCD上所显示的读数也不变，从而保持短路前一瞬间被测电压的数值，直至短路 开关断开，开关闭合时间就是读数保持时间。TEST:测试端， 该端经内部500Q电阻接数字电路公共端， 因这两端呈等电位， 故亦称 之为“数字地 （GND或DGND） ”、“逻辑地”。此端功能是用作“测试指示”，将它与U+短 接后，LCD显示器的全部笔段上均有电压，应显示出1888（全部笔段），据此可确定显示器有无笔段残缺现象。注意：因LCD液晶显示器在正常情况下

33、需采用交流驱动方式（背电极BP为50Hz方波）。而上述TEST和HOLD功能应用时，都会导致LCD背电极BP的50Hz方波的脉冲信号消失，使LCD变为直流驱动方式（各笔段上约45V直流电压）。而长时间的直流驱动，会影响LCD的显示性能，缩短LCD的使用寿命。因此，读数保持时间和功能测试时间都应控制在1分钟之内，最长不超过5分钟。二、ICL7106AICL7106A 的电路组成ICL7106A为双斜积分式A/D转换器，其电路组成 如图4-17（a）所示。内部包括模拟 电路和数字电路两大部分。模拟电路主要有积分器，过零比较器，基准电压电路等；数字电 路主要有逻辑控制电路， 计数器，显示电路（含显示

34、所需的数据锁存，显示译码与驱动）等。双斜积分式A/D转换器的转换准确度高，抗串模干扰的能力强，电路简单，成本低廉，适于作为低速A/D转换器。因此，一般数字万用表的A/D转换器均采用这种转换电路。图4-17（b）所示为双斜积分式A/D转换器的输入电压与输出电压的示意图。在一个测 量周期内（一个测量周期T为4000个时钟脉冲周期TCp）,积分器在自动调零（AZ”后，首先对输入信号U|N进行正向积分（INT阶段，也称为定时积分，其积分时间固定为T1=1000Tcp）,然后由开关S切换，再对与UIN极性相反的基准电压一UREF反向积分（DE阶段，也称为定压积分，其时间为T2）。过零比较器将积分器的输出

35、信号Uo2与零电平进行比较，比较的结果就作为数字电路的控制信号（闸门信号），控制计数器的计数时间T2,从而获得与输入信号UIN相对应的计数值N。由图可见，模拟电路与数字电路是互相联系的，一方面控制逻辑单元产生控制信号，按 照规定的时序控制”T =4000 TcpImAZ:1000Tcp3000TcpINT:1000TcpUIN= 0 200mVDE:0 2000Tcp :toUREF= 100mV2 .J自动调零口1定时积分N个脉冲（b）积分器输入与输出电压示意图（a）双斜积分式 A/D 变换器原理框图图 4-17 双斜积分式 A/D 变换器积分器输入计数“脉冲 N积分器输出t4tt- T1,

36、定压积分 iUomt1t2模拟开关的接通或断开；另一方面模拟电路中的比较输出信号又控制数字 电路的工作状态与显示结果。三、ICL7106AICL7106A 工作原理ICL7106A内部包括模拟电路和数字电路两大部分。下面分别介绍模拟电路与数字电路 的工作原理。1模拟电路 （1）模拟电路的组成在ICL7106A内部，模拟电路由双斜积分式A/D转换器构成，电路如图4-18所示。主要 包括2.8V基准电压源（E。）、缓冲器（Ai）、积分器（A2）、比较器（A3）和模拟开关S等组 成。图 4-18 ICL7106A 的模拟电路基准电压源Eo电路，由稳压二极管Dz、硅二极管D、基准电流源、电阻R1和R2

37、组成。 当接在U +与U-之间的电源电压E7V时，Dz被反向击穿，其稳定电压Uz=6.2V，基准电 流源可保证在电源电压变化或温度变化时流过稳压管的电流基本不变，使稳压值更稳定。Uz经过D、R1和R2分压之后，得到Eo=2.8V。硅二极管正向电压UF的温度系数为负值，而 电阻尺、R2上的电压具有正的温度系数，二者互相抵消，可显著降低温漂，保证E0具有极稳定的电压和极低的电压温度系数。缓冲器A1用于信号输入电路与积分器之间的隔离。缓冲器A4接在E0与COM端之间，专门用来提高COM端带负载的能力，NMOS管加在COM与U-之间，可使COM端电位比U-高46.4V（视电池新旧而定）。这就为设计数字

38、万用表的 电阻挡、二极管挡和hFE挡提供便利条件。外电路的变化均能维持U+与COM端之间的电压为2.8V。另外，利用2.8V基准电压源E。，不仅给芯片提供基准电压，还可直接利用芯片外接的电阻分压器从Eo获取所需的基准电压值UREF。分压器通常由固定电阻与精密电位器(RP)组成，仔细调整RP即可获得所需的基准电压值。电路中通常还将COM端与IN-端短路，否则二者电位不等，由此产生的共模电压会引起测量误差。(2) 双斜积分式A/D转换器工作过程双斜积分式A/D转换器的每个转换周期分3个阶段进行：自动调零(AZ)阶段，正向 积分(INT)阶段，反向积分(DE)阶段。并按照AZ INTTDi AZ的顺

39、序进行循环。3个阶段的切换与循环分别由3组模拟开关进行控制，其中SAZ是自动调零开关，SINT为正向积分开关，SDE+和SDE-均为反向积分开关。正向积分阶段也称为定时积分阶段，反向积分 阶段也称为定压积分阶段。第一阶段，自动调零(AZ,Auto Zero)在自动调零阶段，SAZ闭合，SINT和SDE断开，完成下述工作：将IN+、IN-的外部引线断开，同时把缓冲器的同相输入端接模拟地，使芯片内部的 输入电压UIN=0 V;2将积分器反相输入端与比较器输出端短接，由失调电压对自动调零电容CAZ充电，用以补偿缓冲器、积分器、比较器的失调电压(可保证输入失调电压小于10叮)；3在35脚与36脚之间为

40、基准电压UREF,标准状态设定为100mV,UREF向基准电容CREF充电，使该电容上的电压被充到UREF，为反向积分做准备。第二阶段，正向积分(INT,integral)该阶段为正向定时积分阶段。在此阶段，SINT闭合，SAZ和SDE断开，切断自动调零电路并去掉短路线，积分器输入端经缓冲器Ai分别接通IN+、IN-端，积分器和比较器开始工作。被测电压UIN经缓冲器和积分电阻送至积分器。积分器在固定时间Ti内，以UIN/(RINTTDINT)的斜率对UIN进行定时积分。假设计数脉冲的频率为fcP，周期为TcP，则IOOOTCP。当计数器计满1000个脉冲时，积分器的输出电压为式中的K为缓冲放大

41、器的电压放大倍数 (K=1) ,T1也叫采样时间。当正向积分结束时, 被测电压的极性即被判定。第三阶段，反向积分，亦称解积分(DE,Decompose Integral)该阶段为反向定压积分阶段。在此阶段，SAZ、SINT断开，SDE+、SDE-闭合。控制逻辑在对UIN的极性作出判断之后，接通相应的极性模拟开关，将CREF上已充好的基准电压按照相反的极性来代替UIN，进行反向积分，斜率变成UREF/(RINTTCINT)。经过时间T?,积分器的输出又回零。在反向积分结束时，UOKRNTClNTT1K0U|*乔CNTU|NT1有关系式：0UREFdt二U0UREFT2二0假定在T2时间内计数值为

42、N（即仪表显示值，不计小数点），则T2=N?TCP。贝VNUINTCPU显见，Ti、TCP、UREF均为定值，故N仅与被测电压UIN成正比，由此实现了模拟量一 数字量的转换。代入ICL7106A的正向积分时间Ti=IOOOTCP,基准电压UREF=100mV。则仪表显示值为Ti1000 TCPNUINUIN=1OU|NTCFU因此，只要把小数点定在十位后面，即可直读结果。满量程时N=2000 ,UIN=UM。因而满量程电压UM与基准电压UREF的关系式为UM=2UREF。显然，当UREF=100.0mV时，UM=200mV;UREF=1000mV时，UM=2V。上述关系是由ICL7106A本身

43、特性所决定的，外部无法改变。3 ?位数字电压表的最大显示值为1999，满量程时将显示过载（溢出）符号“1”。（3）ICL7106A的工作周期在测量过程中，ICL7106A能自动完成下述循环：动调零一正向枳份一反向枳务I每个循环的测量周期共需4OOOTCP。其中，正向积分时间固定不变，=1OOOTCP；反向积 分时间T2为02000 TCP之间， 由输入电压UIN的大小确定。 当UIN=0时， 丁2=0； 当UIN=200mV时，T2=2000TCP；反向积分时间与自动调零时间共需3000TCP。为了提高仪表抗串模干扰的能力，正向积分时间（亦称采样时间）T1应是工频周期的整倍数。我国采用50Hz

44、交流电网，其周期为20ms,所以应选=n 20（ms）,n为正整数。如 取n =2、4、5时，T1=40ms、80ms、100ms,则能有效地抑制50Hz干扰。这是因为积分过程 有取平均的作用，只要干扰电压的平均值为零，就不影响积分器输出。但n值也不宜过大，以免测量速率太低。实际中的ICL7106A的时钟频率取f40 kHz，经4分频后得fcp=10kHz。 则正向积分时间T1=1000TcF=100ms，恰是交流电网周期20ms的整数倍，利用正向积分阶段 对输入电压进行平均之特点，即可消除来自外界引入的工频干扰。2.数字电路数字电路亦称逻辑电路，ICL7106A的数字电路如 图4-19所示。

45、主要包括8个单元： 时钟振荡器；分频器；计数器；锁存器；译码器；异或门相位驱动器；控制逻 辑；LCD显示器。KKUINT1UREFTORINTCINTRINTCINT即有VT之间的关系式：UIN?T1=UREF?T2代入UO后可得KRINTCINTUO-亠RINTCINTICL7106A的内部数字地GND由6.2V稳压管与MOS场效应管等电路来产生。数字地GND的电位设置为电源电压（E=9V）的中点，即GND与U+及U-之间的电压均为4.5V。 显然，数字地GND与模拟地COM端的电位不等，二者不得短接，否则芯片无法正常工作。3.L 示馮时钟振荡器由ICL7106内部反相器FF2以及外部阻容元

46、件R、C组成，属于两级反相 式阻容振荡器，当取R=110kQ,C=100pF时，可输出振荡频率f。0.455/RC40 kHz的方 波。fo经过4分频后得到计数频率fcp=10kHz,即Tcp=0.1ms。此时测量周期T=16000T= 4000 Tcp=0.4 s,测量速率为2.5次/s。fo还经过4疋00=800分频，得到50Hz方波电压，接LCD的背电极BP。计数器采用二一十进制BCD(Binary Coded Decimal)码。每个整数位的计数器均由4级 触发器的门电路组成。最高位亦称？位(千位)，只有0和1两种计数状态，故仅用一级触发器。译码器和译码器之间，仅当控制逻辑发出选通信号

47、时，计数器中的A/D转换结果才能在 计数过程中不断跳数，便于观察与记录。控制逻辑具有3种功能：第一，识别积分器的工作状态，及时发出控制信号，使模拟开图 4-19ICL7106 的数字电路关按规定顺序接通或断开，确保A/D转换正常进行；第二，判定输入电压UIN的极性，并且使LCD显示器在负极性UIN时显示出“”（负极性符号POL）;第三，当输入电压超量 程时发出溢出信号，使千位上显示“1”，其余位均消隐。相位驱动器是为了满足液晶显示器（LCD）的交流驱动方式而设置。LCD正常工作时须 采用脉冲方波的驱动方式（如果加在液晶分子上的电压长时间不变，则会影响液晶分子的性 能）。因此在相位驱动器中，利用

48、异或门输出电路来直接驱动7段码LCD数字显示器。当笔段电极ag与背电极BP呈等电位时不显示，当二者存在一定的相位差时，液晶才显示。因 此，可将两个频率与幅度相同而相位相反的方波电压，分别加至某个笔段引出端与BP端之间，利用二者电位差来驱动该笔段显示。驱动电路采用异或门。其特点是当两个输入端的状 态相异时（一个为高电平，另一个为低电平），输出为高电平；反之输出低电平。7段码LCD驱动电路如图4-20所示。图中，加在a、b、c笔段上的方波电压与BP端方波电压的相位相 反，存在电位差，使这三段显示。而d、e、f、g段消隐，故可显示数字“7”。显见，只要在异或门输入端加控制信号（即译码器输出的高、低电

49、平），用以改变驱动器输出方波的相位，就能显示所需数字。图 4-207 段码 LCD 驱动电路需要说明的是相位驱动器只提供了7段码数字的显示，而需外接的小数点电路与量程切换开关来设定。四、ICL7106AICL7106A 与 LCDLCD 的连接ICL7106A是以静态方式驱动3 ?位显示器的，因此芯片的各驱动端与LCD管脚是一一对应的，液晶显示器一般经过导电橡胶条与驱动电路相连接。电路的连接 如图4-21所示。图译码器输出高电平译码器输出低电平U L笔段 a笔段 boUL笔段 c1 1 1笔段 drL笔段 e .i笔段 f笔段 g显示数字 7LCD屏上的小数点显示，尚BP=1=1=1=1=1=

50、1=1中的A、B、C分别为千、百、十位的小数点的对应信号I II I HI山山.Hit I图 4-21 ICL7106A 与 LCD 的连接电路五、ICL7106AICL7106A 的功能检查功能检查的目的是判断ICL7106A的质量好坏，进而区分数字电压表（DVM）或数字万 用表（DMM）的故障范围究竟在A/D转换器还是在外围电路。 以200mV量程的DVM为例， 功能检查分以下4步进行：（1） 检查零输入时的显示值。 将ICL7106A的IN+端与IN端短接， 使U|N=0V,仪表应 显示“00.0”。（2）检查比例读数。将IN+端与UREF端短接，用UREF来代替uIN,即UIN= UR

51、EF= 100.0mV，仪表应显示“100.0”，此步骤称为“比例读数”检查，它表示UIN/UREF=1时仪表的显示值。（3）检查全显示笔段。将TEST端接U+端，令内部数字地变成高电平，全部数字电路停止工作。因每个笔段上都加有直流电压（不是交流方波！），故仪表应显示全部笔段“1888”（此时小数点驱动电路也不工作）。为避免降低LCD使用寿命，做此步检查的时间应控制在1分钟之内。（4）检查负号显示及溢出显示。将IN+端接U端，使UIN远低于200mV。仪表应显示1O|耳!:1二一厂空二子2二KTPF一?5吕ICI 7IO6ABP屯匚flF xXX._ 37 n-：iU”gF 六、ICL7106

52、AICL7106A 的典型应用以DT9205A数字万用表为例，由ICL7106构成的3?位数字电压表（DVM）电路如图4-22所示，基本量程UM=200mV。R10、C08为时钟振荡器的阻容元件，其振荡频率为f40 kHz的方波。R12与RP冃3构成基准电压分压器，RP1采用精密电位器，调整RP1使UREF=UM/2=100.0mV，满量程即定为200mV，二者呈1:2的关系。Rn为UREF+端的限流电阻。R08、C5为模拟输入端高频阻容 滤波器，以提高仪表抑制高频干扰的能力，R08兼作IN+输入端的限流电阻。C07为基准电容。C04为自动调零电容。 福、C03分别为积分器的积分电阻和积分电容

53、。冃7R19为小数点电路，配合小数点切换开关和背电极50Hz方波，实现LCD的小数点显示。仪表采用9V叠层电池供电，测量速率约2.5次/s。IN端、UREF-端与COM端互相短接。4.4.4 DT-9205A 数字万用表的各功能电路分析DT9205A数字万用表的测量功能有DCV、ACV、DCA、ACA、Q、CAP、二极管UF、三极管hFE,另外还有自动关机电路和蜂鸣器电路。具体如下：1 1 测量直流电压的电路DT9205A数字万用表的直流电压（DCV）测量共设5挡：200mV、2V、20V、200V、1000V，基本量程设计为200mV。电路如 图4-23所示。R22R26为分压电阻，均采用误

54、差为 0.3%的精密金属膜电阻，总阻值为10MQoR22实由两只4.5MQ的配对电阻串联而成。该分压器可将01000V被测直流电压一律衰减到0200mV,再送至200mV基本DVM表进 行测量。J-IL- 1血001g1士griw:rgr9. M:弍+ErRmoor：主二：J，E 4IP2B-1蛊沌段疋打 亠I-?-小数点-1、电路/?和 k LOCM0一申0,邛U-小款点切换n供POL:员极性静号LOB:低电压特号 册：廿唯极M）H丿方淤出、IOkA.-D转换电路校准星准电J-X；n =100mVCXJM (CM3、. 械拟输入 UiK=0-200 m VOWHPmMM工COM图 4-22

55、由 ICL7106A 构成的 3?位数字电压表（DVM ）的电路3 KL匚D37 测试（散丫地UMHOLD丄 dKT ICL710G AH：r ?.：,Wi/弓册电此图 4-23 直流电压测量电路在直流电压测量电路中，有几点需要说明：(1)各电压挡的输入电阻RIN均为10MQ。这是考虑到ICL7106型单片3?位A/D转换 器的输入电阻的典型值为IN=1O10Q=1OOOOMQ,在设计多量程数字电压表时，一般选仪表的输入电阻RiN=103riN=10MQ,使RiN?riN,因此可以完全忽略ICL7106的卧对输入信号的分 流影响，从而使电压挡的各挡输入电阻均为10MQo(2)精密电阻分压器中的

56、最大电阻R22的阻值通常由2只电阻配对后串联成9MQ。这是由于R22的阻值非常高(9MQ),而高阻值电阻的阻值易受气候潮湿等因素影响，不容易保 持稳定，且绝对误差也相应较大，为了校准电阻值，通常都需要2只阻值较小、误差相反的配对电阻串联成9M Qo(3)直流电压挡的精密电阻分压器， 通常还兼作交流电压测量电路的分压器和电阻测 量电路的标准电阻。这是为了节省数字万用表中的精密电阻的元件数量。另外，考虑到直流 电压挡只有5挡，而电阻挡共有6挡，因此分压器中的IkQ电阻也可以由100Q与900Q串 联而成，其中的100Q电阻可作为200Q挡的标准电阻(电阻挡的标准电阻值应为该电阻挡的 量程的一半)，

57、当然也可以采用在200Q挡电阻测量电路中另外增加1只100Q的标准电阻，而精密分压器中的IkQ电阻不变，DT9205A数字万用表采用的就是这种方法。2.2.测量交流电压的电路DT9205A数字万用表的交流电压测量(ACV)共设置5挡：200mV、2V、20V、200V、700V(RMS)o它是在直流电压测量电路的基础上，插入线性“交流直流”转换电路(即AC/DC转换器)。ACV测量的输入端与DCV挡公用一套分压器，AC/DC转换器将0200mV的正弦交流电压(有效值)，转换为0200mV的直流电压，然后送到200mV的数字电压表(DVM)o电路如图4-24所示。图 4-24 交流电压测量及 A

58、C/DC 转换器电路线性“交流-直流“转换采用平均值响应的AC/DC转换器，具有线性好、准确度高、电路简单、成本低廉等优点。它由同相放大器IC3A（1/2 LM358）、整流二极管VD。3和VD。4、 隔直电容Cio和Cn、平滑滤波器R28、Co9等组成。交流电压满量程为200mV（有效值）。RP?为ACV挡校准电位器，调整RP2可使仪表显示值等于被测交流正弦电压的有效值。VD5用于减小非线性失真。需要指出，该电路属于输出不对称式线性全波整流电路，在正、负半周时的等效电路及 整流输出波形分别如图4-25所示。正半周时电压放大倍数AU2.22（半波整流时正弦波的有效值与平均值的关系为URMS=2

59、.22UO）；负半周时Au=1，它相当于电压跟随器。通过RP2的调整和R28、C09平滑滤波器，可较好地保证该电路输出的平均电压与输入的正弦交流电压的 有效值相等。在AC/DC转换电路中，正半周时VD03导通，VD04截止，IC3A输出电流的途径是：CioTVD03TR29TR40TRP2TCOM（地），并经过R28对C09充电。此时的电压放大倍数为R293k：AJ=11 -Rw+RR1.87kO+RF2代入调整电位器的值（RP2=0200Q）,可得AU=2.602.45?2.22。ifORIM31N+ kJ 111-Cfl；-ICL71WA产22 ri!1O.MF知ii-IN-2WmVii-

60、COMHUE表32+AC/DC 变换器的等效电路及输出波形2(NhnVOSHE电跻COM Orrl-AC-IKIT3A1CH丄卅工沖Frr4i4SVEflj犬st电圧检止电n-inl.7k1N4I-4412CKI%6J8lk图 4-25fi.ii（b）负半周时的眷戏电路200fljn 1釦k负半周时VD04导通，VD03截止，电流途径变成COMTRP2TR40TVD04TC10TIC3A，此时的电路为电压跟随器，Au=1。由R28和C09组成的平滑滤波器可滤除交流纹波， 高频干扰信号则被由R08、C05构成的高 频滤波器所滤掉， 从而获得了稳定的平均值电压，再通过3?位单片A/D转换器IC1( ICL