第七章数字万用表的组装与焊接ppt课件.ppt
《第七章数字万用表的组装与焊接ppt课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第七章数字万用表的组装与焊接ppt课件.ppt(90页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、内蒙古工业大学工程训练中心,实习指导教师:巴特尔,电子实训课,第七章 数字万用表的原理和组装,一、概述二、电路原理三、DT830B 3 位数字万用表四、元器件的测试与焊装五、DT830B数字万用表的调试与校验六、故障及检修,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,7.1 概述,万用表是电工电子常用的测量仪器,分为模拟万用表和数字万用表。传统的模拟万用表虽然不断改进,但随着大规模集成电路技术的飞速发展和液晶显示器件的广泛应用,逐渐被数字万用表取代。,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,模拟式万用表(VOM)的结构框图如图7-1,其核心元件是一只磁电系电流表,俗称表头。因此电阻、电压需经过各种转换
2、器转换成直流电流后进行测量,这些转换器通常由一些精密电阻网络构成。,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,1、模拟万用表,交流量的测量需用整流器件、将交流变成直流。电阻/电流变换电路还需电池作为电源,功能和量程通过旋动多层开关来实现。,万用表相比,它的核心电路是由A/D转换器、显示电路,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,2、数字万用表,等组成的基本量程数字电压表。被测参数需转换成直流,性度和准确度。,电压再进行测量。和模拟万用表相同,电压、电流测量,电路采用电阻网络,而交流、R、C 等参数测量的转换,电路,一般采用有源器件组成的网络,以改善转换的线,图7-2是数字万用表(DMM)的结构框图
3、。 与模拟,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,图7-2 数字万用表的结构框图,数字万用表的分类,目前国内外生产的数字万用表多达数百种,它的分类方法很多。按位数可分为三位半、五位、八位等;按测量速度可分成高速、低速;按体积、重量分如袖珍式、便携式、台式;按A/D变换方式可分为直接转换型(比较型)和间接转换型(双积分型)等,一般可作如下分类:,按性能及用途分类,低档普及型数字万用表,中档数字万用表,智能数字万用表,数字/模拟条图双显示万用表,多重显示数字万用表,专用数字仪表,手动量程数字万用表,按量程转换方式分类,自动量程数字万用表,自动/手动量程数字万用表,采用数字显示,能消除视差、读数准确
4、、迅速;同时数字万用表还有各种标记符号,如测量功能、量程单位特殊标记符等,读数更加方便,有助于正确地操作、便于记录,易于实现数据的计算机处理。 数字万用表的显示位数有3 、3 、3 、 4 、4 、5 、6 、7 、8 共9种,其中 3 位、3 位、3 位万用表的最大显示分别为1999、2999、3999,8 位为199999999,最大显示加一即为满量程。,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,3、数字万用表的性能特点,(1)显示直观,a.准确度是仪表的测量误差限度,它是测量结果中系统误差与随机误差的综合,表示测量值与标称值之间的一直程度。一般数字万用表的位数越多准确度就越高,测量误差也就越
5、小。数字万用表最低量程末位一个字所对应的数值称作为辨力,它反映了仪表的灵敏度的高低,并且随着显示位数的增加而提高。,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,(2)有较高的准确度和分辨力,(1)准确度=(a%RDGb%FS),数字万用表的准确度有两种表示方法:,式中为RDG读测值(即显示值),FS为满量程值。括号内的前一项表示转换器、分压器等产生的综合误差及读数误差,后一项称为满度误差,是由数字化处理带来的,它取决于不同量程的满度值。对于某块数字万用表而言,b值是固定的、a值与测量项目及量程有关。一般要求ba/2。,(2)准确度=( a%RDG n个字),n是量化误差反映在末位数字上的变化值,若把
6、n个字折合成满量程的百分数,即是(1)中的准确度表示方法。,DT830B袖珍式数字万用表的测量误差就用这种表示方法。例如:直流电压测量时各量程的误差均小于(1%+2)。,一般数字电压表的位数越多准确度越高,测量误差也就越小。,若环境条件例如温度、湿度等与规定的条件相差较大时,应考虑由此产生的附加误差,除外,影响万用表准确度的主要因素是表内基准电压的准确度与稳定性,时钟频率的稳定性。,b.数字万用表最低量程末位一个字所对应的数值称为分辨力,它反映仪表灵敏度的高低,并且随着显示位数的增加而提高。以3 位数字万用表200.0mV档为例,末位1个字表示0.1mV,即分辨力为0.1mV ,比模拟万用表,
7、例如最低量程1V档的最小分度值(即灵敏度)为0.02V要高200倍。,仪表,准确度,被测量,数字万用表每秒钟对被测电量的测量次数叫做测量速率。完成一次测量过程所需时间为测量周期,它与测量速率成倒数关系。测量速率主要取决于A / D转换器的转换速率,较高的测量速率可达几万次/秒。,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,(3)测量速度快,数字万用表不仅可以测量直流电压、直流电流、交流电压、电阻、二极管正向压降、晶体管,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,(4)测量功能强,共射极电流放大系数,还能测量交流电压、电容、电导、温度、频率、检查线路通断等。,从数字万用表输入端看进去的有效阻抗为输入阻抗,
8、用Ri和Ci的并联值表示。在测量交流电,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,(5)输入阻抗高,高档数字万用表可达1G或更高。这样在测量时就不至影响被测电路或信号源的工作状态,减小测量误差。,压时一般频率虽不高,但也会带来一些影响,在,测量直流电压时Ci可不予考虑。一般Ri为10M,,,也易于引起干扰,一般有串模干扰和共模干扰两种。干扰电压以串联的方式与被测量一起作用于仪表的输入端形成串模干扰;而干扰电压和输入信号同时加在仪表两输入端形成共模干扰。数字万用表中的双积分A/D转换器,对50Hz一类的周期信号产生的串模干扰有很强的抑制能力,同时对共模干扰也有较强的抑制能力。,内蒙古工业大学工程训练
9、中心电子实训课,(6)抗干扰能力强,数字万用表由于有较高的输入阻抗和灵敏度,地反映被测量的连续变化过程及变化趋势。例如 电容器的充放电过程等。,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,(7)抗过载能力强:为了避免误操作而损坏仪表,专门设计了较为完善的保护电路,如过流保护、过压保护等电路,有较强的过载能力。,(8)采用CMOS大规模集成电路功耗低,便,便于装配维修,可靠性高,易于扩展成数字温度表、电容表、频率表、压力表、照度计等多种仪表。,(9)不足之处:难以像指针式仪表一样直观,7.2 电路原理,于构成袖珍式数字万用表。,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,一、7106单片3 位双积分A/D转
10、换器,(1)7106为大规模COMS集成电路,采用单电源供电,电压范围较宽,,规定为7-15V,常选用9V叠层电池,以利于仪表的小型化。,(2)外围电路,可直接驱动LCD显示器,只需配上五个电阻和五个电容,即可构成基本量程直流数字电压表,再加上转换开关及其他辅助电路,适,(3)有较高的输入阻抗,典型值为,对输入信号无衰减作用。,(4)内设时钟电路,可采用低成本的阻容振荡器或高频率稳定度的石英,晶体振荡器,亦可外接时钟信号。,路还可显示超量程(超限溢出),标志符号和小数点。,0.01%1个字。,(7)可以方便地进行功能检查。,(8)噪声、失调、增益、温漂都很低。可靠性高、抗干扰能力强、使用寿,(
11、9)A/D 转换器的速率较低,通常选用2.5-5次/秒,能满足常规电工、电,(10)工作温度0-70 ,受液晶显示器的限制不宜超过40,相对湿度,(5)能自动显示极性,并通过内部时钟电路实现自动调零。利用外部电,(6)芯片内部V+与COM之间有稳定性好典型值为2.9V的基准电压源。利用,电阻分压器,可获得所需的基准电压VREF 以保证A/D 转换器的准确度可达,命长。,子测量需要。,80%。,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,二、7106芯片的管脚排列与功能,表7-1,三、 7106 A/D 转换器的工作原理,芯片的大规模集成电路。模拟电路和数字电路是相互联系的控制单元按规定的时序产生各模
12、拟开关接通或断开的控制信号,另外,模拟电路中比较器的输出又控制数字电路的工作状态与显示结果。,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,7106 是把模拟电路和数字电路集成在一块,1、 模拟电路框图如图7-3,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,主要有缓冲放大器、积分器、比较器、模拟开关和基准电压源构成。基准电压源由稳压,其稳定电压VZ =6.2。经D、R1、R2分压得到典,二极管DZ 、硅二极管 D 、电阻R1 和R2组成。,当V+ 和V- 间的电压7v时,DZ 被击穿,,型值E0 = 2.9v的内部基准电压。E0 通过缓冲器,A4接至COM端,可提高带负载能力。COM端的,电位比 V-高4-
13、6.4v。,图7-3 模拟电路框图,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,A/D转换器的每个测量周期分为自动调零、信号积分和反向积分三个阶段。,,不可避免地存在失调电压使测量结果产生误差。在自动调零阶段模拟开关SAZ 闭合,其余的开关断开,芯片管脚IN、,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,7106的缓冲器A1 积分器A2 比较器A3 均采用运算放大器,(1)自动调零,IN、与外部引线断开,缓冲器A1 的同相输入端接模拟地,,之前互相抵消,即VIN = 0时,数字万用表显示为零。,即输入信号VIN = 0。积分器的反向输入端与输出端短接,由,失调电压对自动调零电容CAZ 充电,自动调零阶段结
14、束时,,CAZ 上保持的电压与总失调电压大小相等方向相反。在 A/D,行反向积分,经过时间积分器的输出又回到零,反向积分结束。,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,在该阶段完成除自动调零外,基准电压还想基准电容充电,使上的电压值等于,为反向积分阶段对上的电压积分作准备。,(2)正向积分、反向积分,双积分A/D变换属V-T变换方式,在一个测量周期内,首,先断开模拟开关输入端不再短路,积分器、比较器正常工作,,接通开关SINT,被测电压VIN通过缓冲器加到积分器的输入,端,在确定的时间T1内对VIN进行正向积分(定时积分)。,反向积分(基准电压积分或定值积分)阶段,SINT断开,,时序逻辑控制电
15、路根据比较器输出电压的极性对VIN作出极性,判断之后,选择接通模拟开关SDE中的两个将CREF上在自动调零阶段充好的基准电压VREF 与 VIN极性相反地送入积分器,进,双积分输出电压示意图7-4:,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,积分时间,图7-4 双积分输出示意图,正向积分时A/D 转换器以VIN /(RINT.CINT)的斜率对VIN 积分。,式中K 表示缓冲放大器的电压系放大倍数。反向积分时,经过时间T2 积分器的输出又回到零。,(1),将(1)式代入(2)式并考虑到VIN与VREF极性相反整理后得到:,假定在T2 时间内计数值为N,计数脉冲的周期为TCP 则T2 =NTCP 代
16、入(3)式,得:,(4),因T1、TCP、VREF 都是定值,由(4)式看出计数值N与被测电压VIN成正比,从而实现了A/D 转换。,(3),(3)时序逻辑,7106芯片每个测量周期规定为4000个时钟周期。时,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,如图7-5 时序图,此测量周期TCP =40000.1ms测量速率为2.5次/秒,工,钟信号周期TCP =0.1ms 由40kHz的脉冲经4分频获得,因,作时序分配如图7-5。,a.正向积分时间T1 固定不变,占用1000个时钟周期,数字电压表选用VREF =100.0mv由式(4),内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,2、数字逻辑电路,7106
17、逻辑电路框图如图7-6。,(1)时钟脉冲发生器,时钟脉冲发生器由7106内部的反相器外接R、C元件组成两级反相阻容振荡器,可输出占空比为50%的对称方波,振荡频率f00.455/(RC),若取R=120K、C=100PF,代入式(7),f0=37.9KHz按(7)式计算出的振荡频率比实际值低,因此可近似取f0=40KHz。也可在39、40脚间外接石英体构成高稳定的时钟振荡器,或由40脚输入一个幅度5V外部时钟信号作为系统时钟。,当时,四分频后为时钟信号,信号积分时间T=1000TCP=100mS为,工频周期为20mS的五倍,能有效地抑制50Hz干扰。,图7-6,(2)分频器,40KHz的振荡信
18、号经四分频后产生的10KHz信号作为计数器的,(3)计数器,7106采用二十进制BCD码计数器,三个整数位的计数器均由,(4)锁存器,锁存器也称寄存器,它的输入端与计数器的输出端相接。它,时钟,再经由一级二分频和二级十分频组成的二百分频后由芯片,21脚输出50Hz的方波作为LCD背电极所需的方波信号。,四级触发器和门电路组成,最高位千位(1/2位)只有0和1两种计,计数状态,故一级触发器即可。4个计数器级联即可构成3位A/D,转换器内部的计数器。,的作用是存放A/D转换的结果(方向积分阶段计数器的计数值N),直到下一次A/D转换的结果送入锁存器,这样可避免显示数字随计,数器的状态的变化而跳动,
19、便于观察与记录。,(5)译码器,译码器的作用是将BCD码译成7段显示所需的二进制码,,笔画字形见图7-7,7段译码器的真值表见表7-2。,图7-7,表7-2 7段译码器的真值表,每位计数器的4个输出端Q1、Q2、Q3、Q4分别与7段码的4个输入端A、B、C、,(6)液晶显示及驱动器,袖珍式数字万用表的液晶显示器采用段电极显示方式,,D相连,译码器输出端ag的状态对应7段显示其字段的组合。译码器输出信号可驱动,LCD显示器,以显示相应的数码。,用交流驱动方式,这时寿命可达10000个小时。各段电极,显示器的前电极被分割成ag各段,均引出一电极端子,,背后的电极不被分割,为前面各段电极所共用故称公
20、,公共电极或背电极,如图7-8。为了避免因直流电场使液,晶发生电化学反应而缩短工作寿命。液晶显示器必须采,与被电极BP间电位相等时液晶不显示(消隐),而两者,之间存在电位差时就发光。通常将占空比为50%相位相反,的两个方波分别加到某段(或几段)笔画的引出段与BP,之间,利用二者的电位差来驱动该笔画发光显示相应的,数字。,驱动电路采用异或门,它的特点是两个输入端A、B的状态相异(一个是高电,平,一个是低电平)时输出J为高电平,反之J为低电平。异或门真值表见表7-3。,表7-3 异或门真值表,的方波同相位,两电极间的电位差为0该比划消隐。输入端为高电平的异或门输出与背电极方波反相位,即该异或门控制
21、的字段与背电极间为相位相反的对称方波,该字段被点亮。如图2-9所示a、b、d、e、g各字段方波信号与BP上的方波信号反相位故,如图7-9所示的段LCD驱动电路中由7个异或门组成。 50Hz的方波信号加在LCD的背电极BP和各异或门的,作为控制端分别与译码器的输出相接。输入端为低电平的异或门输出端J和背电极BP,A端,各异或门的另一端B,,显示数字“2”。7106的驱动端与LCD管脚一一对应,为静态驱动方式。液晶显示器一般经过导电橡胶条与驱动器电路相连接。,图7-9,(7)逻辑控制电路,逻辑控制电路接收比较器输出的过零脉冲和计数的溢出脉冲,,经过处理后输出4个指令:一是控制模拟开关,使其按规定的
22、时序,通断,确保A/D转换正常循环进行;二是判断输入电压的极性,控,制“-”号显示;三是超量程时发出溢出信号,千位显示“1”其余位均,消隐;四是产生闸门信号,控制技术脉冲的个数。,7.3 DT830B 3 位数字万用表,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,1、基本量程数字电压表,图7-10 基本量程数字电压表,由44脚7106A/D 转换器,LCD显示器和少数外围元件构成的,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,R1、C1为阻容振荡元件与7106 内部的两级反向器组成振荡电,基准电压由芯片内部V+和COM间的2.9V基准源经R7、R6、VR1,200.0mV 基本量程数字电压表电路如图7-1
23、0。R4、C5 为积分电阻、,电容;C3、C2 分别为自动调零电容和基准电容;R3、C4 为输入滤,T1为1000个时钟周期,当T1为工频周期的整数倍n,且n 愈大时对,串模干扰的抑制能力也就愈强。我国采用50Hz 交流电网,振荡频,路,振荡频率 经四分频后产生时钟信号。信号积分时间,、R5分压供给,调整使时,该表即为满量程为的基本表。当输入信,号等于基准电压时,基本表计数1000显示100.0。,率可选 100KHz、50KHz、 40KHz。,波电路。,2、多量程直流电压测量电路,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,图7-11 多量程直流电压测量电路,多量程直流电压测量电路如图7-11所
24、示。直流电压测量有200mV、2V、20V、200V、1000V五个量程,,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,各档的输入电阻为1M,由于7106的输入电阻rIN,设计分压电阻,考虑到表的结构。只能测不大于1000V,分别采用分压比为 、 、 、 、 (按2000V,的电压)的电阻衰减器。由量程开关选择合适的档即可,由基本表进行测量。使用1000V档时,液晶显示器的左,拔0-1000V范围内的直流电压衰减成0-200mV的电压再,上角显示HV提示高压。,=10000M对分压器不会构成影响。,内蒙古工业大学工程训练中心电子实训课,3、多量程交流电压测量电路,图7-12 多量程交流电压测量电路,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第七 数字 万用表 组装 焊接 ppt 课件
链接地址:https://www.31ppt.com/p-1468310.html