任務二 數字式萬用表的結構與使用

知識重點

★ 萬用表的分類與特點

★ 數字式萬用表的讀數方法

★ 數字式萬用表的使用方法

★ 使用數字式萬用表的注意事項

技能要點

★ 數字式萬用表的識別方法

★ 數字式萬用表測量值的讀數方法

★ 數字式萬用表的使用技術

任務提出

★ 了解萬用表的分類方法

★ 識記數字式萬用表測量值的讀取方法

★ 掌握數字式萬用表的使用方法

知識鏈接

1.2.1 數字式萬用表工作原理

1. 數字式萬用表結構

數字式萬用表是一種數字化的新型測量儀表，輸入阻抗高、測量對象和量程寬、讀數顯示準確直觀。數字式萬用表可以測量交、直流電壓、電流、電阻等，較好的還能測量電容、電感、晶體管參數、頻率、溫度等。圖1-21所示為DT―890B型數字式萬用表實物圖。面板上部為LCD液晶顯示屏；面板中部有測量選擇開關、電源開關、晶體管測量插孔、電容器測量插孔、表筆插孔等。

2. DT―890B型萬用表工作原理

整個數字式萬用表由三部分電路構成，其組成方框圖如圖1-22所示。

① 由雙積分A/D轉換器和三位半LCD顯示屏組成的200 mV直流數字電壓表基本測量顯示部件（相當于指針式萬用表的表頭）；

② 由分壓器、電流/電壓變換器、交流/直流變換器、電阻/電壓變換器、電容/電壓變換器、晶體管測量電路等組成的量程擴展電路，以構成多量程的數字萬用表；

③ 由波段開關構成的測量選擇電路。

1.2.2 數字式萬用表的特點與性能

1. 數字式萬用表的特點

（1）顯示更明了

指針式萬用表需要操作者借助表盤與指針讀取數據，而數字式萬用表卻是用數字直接顯示測量結果。特別是采用大屏幕（字高18 mm）及超大屏幕（字高25 mm）液晶顯示器（Liquid Crystal Diode縮寫LCD），使讀數更加明了直觀。

尤其是為了徹底解決數字式萬用表不便測量變化量的難題而開發的“數字/模擬條狀圖形”（簡稱模擬條圖或條棒），雙顯示屏和為了能同時顯示3 組或3 組以上數據（如最大值MAX、最小值MIN、平均值AVG等）而開發的多顯示屏，更是使人一目了然，液晶顯示的數據和圖像如圖1-23所示。

（2）讀數更準確

指針式萬用表的表盤刻度中有些是非線性的，導致讀取數據不方便且不準確。而數字式萬用表直接顯示，無人為的讀數誤差，加之內部電子電路能保證其測量精度，所以，數字式萬用表測量準確度遠遠大于指針式萬用表。

（3）性能更良好

指針式萬用表受到傳統工藝的局限，不可能有根本性的突破。而數字式萬用表是現代高新技術的結晶，所以比較前者而言性能更佳。例如，數字式萬用表具有更高的輸入阻抗，負載效應影響小，即測量時從被測電路上吸取的電流極小，可以保證被測電路原有工作狀態不變，減少了測量誤差。又如，數字式萬用表普遍采用由CMOS單片大規模集成電路的A/D模數轉換器與少量的元器件構成，極易實現微功耗。同時能達到很高的分辨率，表現出很高的靈敏度。數字式萬用表的最大顯示值為199999 999，最高分辨率為0.0000005%。

（4）功能更強大

數字式萬用表的測試功能之多之強遠遠超過指針式萬用表。數字式萬用表不僅具有測量二極管正向壓降（UF）、晶體管共發射極電流放大系數hFE、電容量（C）、電導（G）、溫度（T）、頻率（f）的功能，而且還有查驗線路通斷的蜂鳴器擋（BZ）、低功率測電阻擋（LO Ω）和其他功能。其他功能有讀數保護（HOLD）、邏輯測試（LOGIC）、真有效值（TRMS）測量、相對值（REL△）測量、自動關斷電源（ALJTO OFF POWER）、脈沖寬度PD（Pulse Duration）、AC/DC自動轉換。尤其是新型智能數字式萬用表在功能上更勝一籌。液品條圖顯示（LCD BARGRAPH）、多重顯示、最小值/最大值存儲（Min/Max Mode'）、峰值保護（PK HOLD）、自動校準（AIJTO CAE），以及設定測量范圍上下限（UPV）、存儲（MER），等等。

2. 數字式萬用表的性能

① 工作溫度：0～40 ℃，保證準確度的測試溫度23～5 ℃。

② 相對濕度：<75%。

③ 工作頻率：40～400 Hz。

④ 顯示方式：LCD顯示。

⑤ 最大顯示：1999（位）自動極性顯示。

⑥ 過量程顯示：“1”。

⑦ 讀數速度：每秒鐘約2～3次。

1.2.3 數字式萬用表的使用

1. 測量選擇開關

DT―890B型數字式萬用表擋位示意圖如圖1-24所示，DT―890 B型數字式萬用表可以測量直流電壓、交流電壓、直流電流、交流電流、電阻、電容、晶體管放大倍數、二極管正向壓降和通斷等，具有8大類32個量程，使用時，轉動旋鈕至適當擋位即可。

2. 插孔

DT―890B型數字式萬用表面板下部有4個插孔，分別是公共端插孔“COM”、測量電壓電阻插孔“VΩ”、測量毫安級電流插孔“mA”、測量安培級電流插孔“A”，其插孔示意圖如圖1-25所示。使用時，將黑表筆插入“COM”插孔，紅表筆插入相應插孔。

3. 電池的安裝

DT―890B型數字式萬用表采用層疊電池作電源，安裝或更換電池需打開后蓋。撬起后蓋上的支架，卸下3顆固定螺釘，即可打開后蓋，其位置示意圖如圖1-26所示。

4. 內部線路板結構

DT―890B型數字式萬用表所有元器件均安裝在電路板上。電路板上方白色圓形物是壓電蜂鳴器；板右下方有一保險絲，其作用是電流擋（20A擋除外）過載保護；左下方是電池倉，裝有一枚9 V層疊電池。其內部結構示意圖如圖1-27所示，

5. 測量交流電壓

DT―890B型數字式萬用表在測量交流電壓時，紅表筆插入“VΩ”插孔（黑表筆插入“COM”插孔），選擇開關置所需的“交流V”擋，測量范圍0.1 mV～700 V，其對應擋位和表筆位置示意圖如圖1-28所示。

6. 測量直流電壓

DT―890B型數字式萬用表在測量直流電壓時表筆設置同上，選擇開關置所需的“直流V”擋，測量范圍0.1 mV～1000 V，其對應擋位和表筆位置示意圖如圖1-29所示。

7. 測量交流小電流

DT―890B型數字式萬用表在測量“mA”級交流電流時，紅表筆插入“mA”插孔，黑表筆置COM，選擇開關置所需的“～A”擋，其對應擋位和表筆位置示意圖如圖1-30所示。

8. 測量交流大電流

DT―890B型數字式萬用表在測量“A”級交流電流時，紅表筆插入“A”插孔，黑表筆置COM，選擇開關置“交流20 A”擋，該表可測量1 μA～20 A的交流電流，其對應擋位和表筆位置示意圖如圖1-31所示。

9. 測量直流小電流

DT―890B型數字式萬用表在測量“mA”級直流電流時，紅表筆插入“mA”插孔，黑表筆置COM，選擇開關置所需的“直流A”擋，其對應擋位和表筆位置示意圖如圖1-32所示。

10. 測量直流大電流

DT―890B型數字式萬用表在測量“A”級直流電流時，紅表筆插入“A”插孔，黑表筆置COM，選擇開關置“直流20A”擋，該表可測量1 μA～20 A的直流電流，其對應擋位和表筆位置示意圖如圖1-33所示。

11. 測量電阻

DT―890B型數字式萬用表在測量電阻時，紅表筆插入“VΩ”插孔，黑表筆置“COM”，選擇開關置適當的“Ω”擋，可測量0.1 Ω～200 MΩ的電阻器，其對應擋位和表筆位置示意圖如圖1-34所示。

12. 測量二極管

DT―890B型數字式萬用表在測量二極管時，紅表筆插入“VΩ”插孔，黑表筆置“COM”，選擇開關置“二極管”擋，可測量二極管的正向壓降。此擋位還可進行通斷測試，蜂鳴器響時，表筆接觸的兩點間導通或阻值低于90 Ω，其對應擋位示意圖如圖1-35所示。

13. 測量晶體管的直流放大倍數

DT―890B型數字式萬用表在測量三極管β值時，不用表筆，選擇開關置“hFE”擋。插孔左半邊供測量PNP型晶體管用，右半邊供測量NPN型晶體管用，所測直流放大倍數的范圍為0～1000，其對應擋位和插孔位置示意圖如圖1-36所示。

14. 測量電容器容量

DT―890B型數字式萬用表在測量電容時，不用表筆，選擇開關置適當的“F”擋，將被測電容器插入“Cx”插孔即可，不必考慮電容器的極性，也不必事先給電容器放電?？蓽y量1 pF～20 μF的電容器，其對應擋位和插孔位置示意圖如圖1-37所示。

1.2.4 使用數字式萬用表的注意事項

數字式萬用表在使用過程中的注意事項與任務一的指針式萬用表使用時的注意事項相同，在此不重復講解。

任務實施

1. 測量工具與材料準備

準備數字式萬用表一臺，通有AC 220 V的電源插座一個，輸出電壓可調的DC電源一臺（或自制電源），大功率電阻負載若干，NPN型和PNP型晶體三極管若干。

2. 操作方法與步驟

① 用數字式萬用表測量各大功率電阻負載的阻值大??；

② 測量AC插座內的電壓是否滿足市電電壓要求；

③ 將可調DC電源分別調整到5 V、10 V、15 V，將不同負載電阻器接入電路，分別測量對應的電流；更換電阻器重復測量五次；

④ 測試NPN型和PNP型晶體三極管的放大倍數。

3. 將上述測量結果填入表1-2所列表格中

4. 注意事項

① 數字萬用表在測量電阻前不需調零，但要檢查電池是否需要更換，電池如果欠壓，所測結果將不能正確反映真實值。

② 每個電阻器在測量前檢查是否有損傷，這些損傷是否會影響到電阻器的阻值。

③ 萬用表使用完畢后，要將萬用表的擋位轉換開關旋轉到“AC 1000 V”擋上，防止下次使用時損壞萬用表。

課外作業

（1）完成5次以上的AC電壓測量，并能正確讀取數值和記錄數據。

（2）完成5次以上的AC電流測量，并能正確讀取數值和記錄數據。

（3）完成5次以上的直流電壓測量，并能正確讀取數值和記錄數據。

（4）完成5次以上的直流電流測量，并能正確讀取數值和記錄數據。

（5）完成5次以上的電阻器阻值測量，并能正確讀取數值和記錄數據。

（6）完成5次以上三極管β值測量，并能正確讀取數值和記錄數據。

思考練習

（1）認識、熟悉電阻器的分類與讀數方法。

（2）預習項目二的任務一：電阻器的檢測與應用。