數(shù)字萬用表的設(shè)計(jì)與焊接..

1、通信電子工藝實(shí)習(xí)報(bào)告數(shù)字萬用表的設(shè)計(jì)與焊接學(xué)院:班級(jí): 姓名: 學(xué)號(hào):數(shù)字萬用表通信電子工藝實(shí)習(xí)報(bào)告摘要：本文將介紹數(shù)字萬用表，數(shù)字萬用表是常用的數(shù)字式檢測(cè)儀表。主要特點(diǎn)：1. 技術(shù)成熟 主電路采用數(shù)字表集成電路，久經(jīng)考驗(yàn)、性能穩(wěn)定可靠。 2. 性價(jià)比 高 由于技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛而產(chǎn)生的規(guī)模效益使產(chǎn)品價(jià)格低到需要者皆可擁有。 且具有精度高、輸入電阻大、讀數(shù)直觀、功能齊全、體積小巧等優(yōu)點(diǎn)。 3. 結(jié)構(gòu)合 理 采用單板結(jié)構(gòu)。數(shù)字萬用表就是在電氣測(cè)量中要用到的電子儀器。它可以有很多特殊功能， 但主要功能就是對(duì)電壓、 電阻和電流進(jìn)行測(cè)量。 數(shù)字萬用表， 作為現(xiàn)代化的多用 途電子測(cè)量?jī)x器，主要用于物理、

2、電氣、電子等測(cè)量領(lǐng)域。關(guān)鍵詞 ：數(shù)字萬用表 A/D 轉(zhuǎn)換器 原理引言：數(shù)字萬用表是由數(shù)字電壓表配上相應(yīng)的功能轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成的， 它可對(duì)交、 直 流電壓交、直流電流、電阻、電容以及頻率等多種參數(shù)進(jìn)行直接測(cè)量。數(shù)字電壓 表通常使用一塊集成電路芯片，它將A/D轉(zhuǎn)換器與能夠直接驅(qū)動(dòng)顯示器的顯示邏 輯控制器集成在一起，在其周圍配上相關(guān)的電阻器、電容器和顯示器 ,組成數(shù)字 萬用表表頭。它只測(cè)量直流電壓， 其它參數(shù)必須轉(zhuǎn)換成和其自身大小成一定比例 關(guān)系的直流電壓后才能被測(cè)量。 數(shù)字萬用表的整體性能主要由這一數(shù)字表頭的性 能決定。數(shù)字電壓表是數(shù)字萬用表的核心， A/D轉(zhuǎn)換器是數(shù)字電壓表的核心，不 同的 A/D

3、轉(zhuǎn)換器構(gòu)成不同原理的數(shù)字萬用表。 功能轉(zhuǎn)換電路是數(shù)字萬用表實(shí)現(xiàn)多 參數(shù)測(cè)量的必備電路。 電壓、電流的測(cè)量電路一般由無源的分壓、 分流電阻網(wǎng)絡(luò) 組成；交、直流轉(zhuǎn)換電路與電阻、電容等電參數(shù)測(cè)量的轉(zhuǎn)換電路，一般采用有源 器件組成的網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。 功能選擇可通過機(jī)械式開關(guān)的切換來實(shí)現(xiàn)， 量程選擇可 通過轉(zhuǎn)換開關(guān)切換，也可以通過自動(dòng)量程切換電路來實(shí)現(xiàn)。數(shù)字多用表不僅要看基本規(guī)格， 還要看特點(diǎn)、 功能和全部設(shè)計(jì)生產(chǎn)指標(biāo)。 可 靠性，尤其是在惡劣條件下，可靠性比以往任何時(shí)候重要。數(shù)字萬用表的組成包括顯示器、電源開關(guān)、晶體管插孔、轉(zhuǎn)換開關(guān)、輸入插 座等?？捎靡灾绷麟妷骸⒔涣麟妷?、直流電流、交流電壓測(cè)量，也可用以

4、檢查半 導(dǎo)體二極管的導(dǎo)電性能，并能測(cè)量晶體管的電流放大系數(shù)等。只要輸入被測(cè)量， 通過電阻、電流、電壓參數(shù)轉(zhuǎn)換電路即可測(cè)出被測(cè)量。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) ：萬用表的基本原理是利用一只靈敏的磁電式直流電流表（微安表）做表頭。 當(dāng)微小電流通過表頭，就會(huì)有電流指示。但表頭不能通過大電流，所以，必須在 表頭上并聯(lián)與串聯(lián)一些電阻進(jìn)行分流或降壓， 從而測(cè)出電路中的電流、 電壓和電 阻。萬用表原理框圖如下圖所示：功能旱程選擇A/DTCL71O6LCD顯示器萬用表的總體電路圖如下圖圖（1）所示QOCQXTUIU3 lLLji-4L3OUAIXHQLI 苗 D1x|7 TL5EIT4 tR11-ME轉(zhuǎn)換1 73XTftUi

5、n ix n iJTi LWinj.HSTF2IW12 W51KE5T 赳匸 EF1 CVtaP3MHKd J-WIS pqgmpP3.VRDFlJIiTD陽IK亦P34/1BP?STIPS.lrtiD-P12KIP応:MJ *1換電冇d q FV?F1C：EPIJJCEKIiJ-心-0-1rfi-| U4：Dlit317JJL,! J.it2C RDriLuuGEALE AflQiC ADD I APP*H雷器黑需DC圖（1）萬用表電路圖系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì):1、直流電壓測(cè)量電路在數(shù)字電壓表頭前面加一級(jí)分壓電路，可以擴(kuò)展直流電壓測(cè)量的量程。數(shù)字 萬用表的直流電壓檔分壓電路如圖 （2）所示，它能在不降

6、低輸入阻抗的情況下, 達(dá)到準(zhǔn)確的分壓效果。*200Mv測(cè)流壓入 待直電矯IR1:9MJ 2VR2: 90020VR3:90K-*200VR4:9K*2000V檔位轉(zhuǎn)換LED數(shù)字顯示表Veef調(diào)整圖（2）R5:1K其余各檔的分壓比分別為:檔位200mV2V20V200V2000V分壓 比10.10.010.0010.0001實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)是根據(jù)各檔的分壓比和總電阻來確定各分壓電阻的，如先確定R = R R2 R3 R4 R5 = 10M再計(jì)算200V檔的電阻：R4 - & =0.001R總=10K ,依次可計(jì)算出R3、R2、R1 等各檔的分壓電阻值。更換量程是需要調(diào)整小數(shù)點(diǎn)的顯示， 使用者可方便地讀

7、出 測(cè)量結(jié)果。2、直流電流的測(cè)量IN+數(shù)字電圧表測(cè)量電流是根據(jù)歐姆定律，用合適的取樣電阻把待測(cè)電流轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓， 再進(jìn)行測(cè)量。如圖（3）R3_圖（3）電流測(cè)量原理實(shí)用數(shù)字萬用表的直流電流檔電路，如圖（4）所示圖（4）實(shí)用分流器電路圖（4）中各檔分流電阻是這樣計(jì)算的，先計(jì)算最大電流檔（2A）的分流電阻Rs，圖中的FUSE是2A的保險(xiǎn)絲，電流很大時(shí)會(huì)快速熔斷，起過流保護(hù)作用。兩只反向連接且與分流電阻并聯(lián)的二極管為塑封硅整流二極管，正常測(cè)量時(shí)，輸入電壓小于硅整流二極管的正向?qū)▔航?，二極管截止，對(duì)測(cè)量毫無影響。一旦輸入電壓大于0.7V，二極管立即導(dǎo)通，雙向限幅，電壓嵌位在 0.7V，起過壓保 護(hù)

8、作用。保護(hù)儀表不被損壞。用2A測(cè)量時(shí)，若發(fā)現(xiàn)電流大于0.5A時(shí)，應(yīng)使測(cè)量 時(shí)間小于20秒，儀器在面板上提供了待測(cè)電流接口，測(cè)量時(shí)可直接在本接口串 入電流表進(jìn)行測(cè)量。3、交流電壓、電流的測(cè)量電路數(shù)字萬用表中交流電壓、電流測(cè)量電路是在分壓器或分流器之后串入了一級(jí)交流一直流（AC-DC）變換器，如圖（5）所示交流電壓血入o交流電壓輸出圖（5）該AC DC變換器主要由集成運(yùn)算放大器、整流二極管、 RC濾波電容等組成, 還包含一個(gè)能調(diào)整輸出電壓高低的電位器： AC- DC校準(zhǔn)電位器，用來對(duì)交流電 壓檔進(jìn)行校準(zhǔn)之用，調(diào)整該電位器可使數(shù)字電壓表頭的顯示值等于被測(cè)交流電壓 的有效值。4、電阻測(cè)量電路數(shù)字萬用表

9、中的電阻檔采用的是比例測(cè)量方法，其原理電路見圖（6）,n-一 - ROF* L r.- -a肝ITCPL r及一 - - X.up Lj ! -NI k OLr丄圖（6）電阻測(cè)量原理由穩(wěn)壓管DZ提供測(cè)量基準(zhǔn)電壓，流過標(biāo)準(zhǔn)電阻 R）和被測(cè)電阻R的電流基本 相等（數(shù)字表頭的輸入阻抗很高，其取用的電流可忽略不計(jì)）。 所以A/D轉(zhuǎn)換 器的參考電壓4ef和輸入電壓5有如下關(guān)系：怪=& 即叢R。U INRxU REF根據(jù)所用A/D轉(zhuǎn)換器的特性可知，數(shù)字表顯示的是Un與URef的比值，當(dāng)Un=Ue 時(shí)顯示“ 1000” Un=0.5Uref時(shí)顯示“ 500”依次類推。所以，當(dāng) RX=R）時(shí)，表頭 將顯示“

10、1000”當(dāng)R=0.5R時(shí)顯示“ 500”這稱為比例讀數(shù)特性。因此，我們 只需要選取不同的標(biāo)準(zhǔn)電阻并適當(dāng)對(duì)小數(shù)點(diǎn)進(jìn)行定位，就能得到不同的電阻測(cè)量檔。5. 電容測(cè)量（1）用電容檔直接檢測(cè)某些數(shù)字萬用表具有測(cè)量電容的功能，其量程分為 2000p、20n、200n、2卩 和20卩五檔。測(cè)量時(shí)可將已放電的電容兩引腳直接插入表板上的 Cx插孔，選取 適當(dāng)?shù)牧砍毯缶涂勺x取顯示數(shù)據(jù)。2000p檔，宜于測(cè)量小于2000pF的電容；20n 檔，宜于測(cè)量2000pF至20nF之間的電容；200n檔，宜于測(cè)量20nF至200nF之 間的電容；2卩檔，宜于測(cè)量200nF至2卩F之間的電容；20卩檔，宜于測(cè)量2卩F 至

11、20卩F之間的電容。經(jīng)驗(yàn)證明，有些型號(hào)的數(shù)字萬用表（例如 DT890呼）在測(cè)量50pF以下的小 容量電容器時(shí)誤差較大，測(cè)量 20pF以下電容幾乎沒有參考價(jià)值。此時(shí)可采用串 聯(lián)法測(cè)量小值電容。方法是：先找一只220pF左右的電容，用數(shù)字萬用表測(cè)出其 實(shí)際容量C1,然后把待測(cè)小電容與之并聯(lián)測(cè)出其總?cè)萘?C2,則兩者之差（C1 C2） 即是待測(cè)小電容的容量。用此法測(cè)量 120pF的小容量電容很準(zhǔn)確。（2）用電阻檔檢測(cè) 實(shí)踐證明，利用數(shù)字萬用表也可觀察電容器的充電過程， 這實(shí)際上是以離散 的數(shù)字量反映充電電壓的變化情況。設(shè)數(shù)字萬用表的測(cè)量速率為 n 次/秒，則在 觀察電容器的充電過程中， 每秒鐘即可看

12、到 n 個(gè)彼此獨(dú)立且依次增大的讀數(shù)。 根 據(jù)數(shù)字萬用表的這一顯示特點(diǎn)， 可以檢測(cè)電容器的好壞和估測(cè)電容量的大小。 下 面介紹的是使用數(shù)字萬用表電阻檔檢測(cè)電容器的方法， 對(duì)于未設(shè)置電容檔的儀表 很有實(shí)用價(jià)值。此方法適用于測(cè)量 0.1卩F幾千微法的大容量電容器。 數(shù)字萬用表的功能：1. 數(shù)字萬用表的一個(gè)最基本的功能就是測(cè)量電壓。 典型的直流電壓源就是電 池，交流電壓通常由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。一些裝置將交流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷?。例如，象電視?音響、錄像機(jī)、計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備，通過插在墻上的插座上的整流器，來把交流 轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷?。直流電壓是這些電子設(shè)備所需的電源。測(cè)試電壓，通常是解決電路問題時(shí)第一步要做的工作。 如果沒有

13、電壓或電壓 過低、過高，在進(jìn)一步檢查之前，首先要解決電源問題。交流電壓的波形可能是 正弦或非正弦。許多數(shù)字萬用表可以顯示交流電壓的“ rms”。有效值就是交流 電壓等效于直流電壓的值。 許多的表有“平均值”的功能， 當(dāng)輸入一個(gè)純正弦波 時(shí)它可以 給出有效值。這種表不能準(zhǔn)確的測(cè)量非正弦波的有效值。具有真有效 值功能的數(shù)字多用表可以精確的測(cè)量非正弦波的真有效值。 波峰因數(shù)是信號(hào)的峰 值與有效值的比值。 數(shù)字萬用表測(cè)量交流電壓的能力由被測(cè)信號(hào)的頻率限制。 大 多數(shù)數(shù)字多用表可以精確測(cè)量 50赫茲到 500赫茲的交流電壓。但數(shù)字多用表的 交流測(cè)量帶寬可到幾百千赫茲。2. 電流測(cè)量與用數(shù)字萬用表測(cè)量其它

14、量不同。直接電流測(cè)量法就是將數(shù)字多用表直接串到被測(cè)電路上， 讓被測(cè)電路電流直接流過多用表內(nèi)部電路。 間接測(cè)量 法不需要將電路打開并將多用表串到被測(cè)電路上。間接法要用到電流鉗。3. 在電阻擋測(cè)量電阻。 電阻值變化很大， 從幾毫歐的接觸電阻幾十億歐姆的 的絕緣電阻。許多數(shù)字多用表測(cè)量電阻小至 0.1 歐姆，某些測(cè)量值可高至 300 兆歐。極大的電阻，福祿克多用表會(huì)顯示“ OL,表示被測(cè)電阻大的超過了量程。 測(cè)量開路時(shí)，會(huì)顯示“ OL。必須在關(guān)掉電路電源的情況下測(cè)量電阻， 否則對(duì)表 或電路板會(huì)有損壞。 某些數(shù)字多用表提供了在電阻方式下誤接入電壓信號(hào)時(shí)進(jìn)行 保護(hù)的功能。 不同型號(hào)的數(shù)字多用表有不同的保

15、護(hù)能力。 在進(jìn)行低電阻的精確測(cè) 量時(shí)，必須從測(cè)量值中減去測(cè)量導(dǎo)線的電阻。 典型的測(cè)試導(dǎo)線的阻值在 0.2 Q到 0.5 Q之間。如果測(cè)試導(dǎo)線的阻值大于1Q，測(cè)試導(dǎo)線就要更換了。如果數(shù)字萬 用表為測(cè)量電阻提供小于 0.6V 的直流電壓，就可以測(cè)量電路板上由二極管或半 導(dǎo)體隔離的電阻值。從而不用將電阻拆下來就可以測(cè)試。3. 二極管就像一個(gè)電子開關(guān)。 如果電壓高于一個(gè)特定的值時(shí)， 二極管就會(huì)導(dǎo) 通。通常硅二極管導(dǎo)通電壓為0.6V。并且二極管只允許電流單向流動(dòng)。當(dāng)檢查二極管或晶結(jié)時(shí)，多用表不僅會(huì)給出一個(gè)很寬的讀數(shù)范圍而且還會(huì)給出大于 50mA勺驅(qū)動(dòng)電流。 在測(cè)量含有二極管的電路的電阻時(shí)，數(shù)字多用表的測(cè)

16、試電壓會(huì)低于0.6V，防止晶結(jié)導(dǎo)通。 在選擇二極管測(cè)試時(shí)，測(cè)試電壓升高，以便檢查 二極管或半導(dǎo)體晶結(jié)的功能。 某些數(shù)字多用表有二極管測(cè)試功能。 此功能測(cè)量并 顯示二極管兩端的實(shí)際壓降。硅結(jié)點(diǎn)在正向測(cè)試時(shí)的壓降應(yīng)該是低于0.7V，在反向測(cè)試時(shí)電路開路。數(shù)字萬用表的使用方法 ：一、電壓的測(cè)量：1、直流電壓的測(cè)量，如電池、隨身聽電源等。首先將黑表筆插進(jìn)“com”孑L, 紅表筆插進(jìn)“ V Q ”。把旋鈕選到比估計(jì)值大的量程，接著把表筆接電源或電 池兩端；保持接觸穩(wěn)定。數(shù)值可以直接從顯示屏上讀取，若顯示為“ 1.”，則表 明量程太小，那么就要加大量程后再測(cè)量工業(yè)電器。 如果在數(shù)值左邊出現(xiàn)“ - ”， 則

17、表明表筆極性與實(shí)際電源極性相反，此時(shí)紅表筆接的是負(fù)極。2、交流電壓的測(cè)量。表筆插孑與直流電壓的測(cè)量一樣，不過應(yīng)該將旋鈕打 到交流檔“V”處所需的量程即可。交流電壓無正負(fù)之分，測(cè)量方法跟前面相 同。 無論測(cè)交流還是直流電壓，都要注意人身安全，不要隨便用手觸摸表筆的 金屬部分。二、電流的測(cè)量1、直流電流的測(cè)量。先將黑表筆插入“ COM孔。若測(cè)量大于200mA的電流， 則要將紅表筆插入“ 10A”插孔并將旋鈕打到直流“ 10A”檔；若測(cè)量小于200mA的電流，則將紅表筆插入 “ 200mA插孔，將旋鈕打到直流200mA以內(nèi)的 合適量程。調(diào)整好后，就可以測(cè)量了。將 萬用表串進(jìn)電路中，保持穩(wěn)定，即可 讀

18、數(shù)。若顯示為“ 1. ”，那么就要加大量程；如果在數(shù)值左邊出現(xiàn)“ -”，則表 明電流從黑表筆流進(jìn)萬用表。交流電流的測(cè)量。 測(cè)量方法與 1 相同， 不過檔位應(yīng)該打到交流檔位， 電流測(cè) 量完畢后應(yīng)將紅筆插回“V Q”孔，若忘記這一步而直接測(cè)電壓，哈哈！你的表 或電 源會(huì)在“一縷青煙中上云霄”報(bào)廢！三、電阻的測(cè)量將表筆插進(jìn)“ COM和“V Q”孔中，把旋鈕打旋到“ Q”中所需的量程，用 表筆接在電阻兩端金屬部位，測(cè)量中可以用手接觸電阻，但 不要把手同時(shí)接觸 電阻兩端， 這樣會(huì)影響測(cè)量精確度的人體是電阻很大但是有限大的導(dǎo)體。 讀 數(shù)時(shí)，要保持表筆和電阻有良好的接觸；注意單位：在“ 200” 檔時(shí)單位是

19、“Q”，在“2K到“ 200K “檔時(shí)單位為“KQ ”，“ 2M以上的單位是“MQ”。四、二極管的測(cè)量數(shù)字萬用表可以測(cè)量發(fā)光二極管，整流二極管測(cè)量時(shí)，表筆位置與電壓 測(cè)量一樣，將旋鈕旋到“ ”檔；用紅表筆接二極管的正極，黑表筆接負(fù)極，這 時(shí)會(huì)顯示二極管的正向壓降。肖特基二極管的壓降是0.2V左右，普通硅整流管(1N4000 1N5400系列等)約為0.7V，發(fā)光二極管約為1.82.3V。調(diào)換表筆， 顯示屏顯示“ 1.”則為正常，因?yàn)槎O管的反向電阻很大，否則此管已被擊穿。焊接工藝 ：1. 手工焊接工藝要求( 1 )焊前準(zhǔn)備： 熟悉所焊印制板的板圖，并按板圖檢查元器件型號(hào)、規(guī)格及數(shù)量是否符合圖

20、紙上的要求，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)反映。檢查各種元件的引腳或引線是否氧化過重、元件標(biāo)識(shí)是否不清，如有以上情 況，必須將其挑選出來以作其它處理。檢查印制板是否有變形和撓曲。（2）裝焊順序 元器件裝焊順序依據(jù)的原則是：先低后高，先小后大。一般情況下，應(yīng)按電 阻、電容、二極管、三極管、集成電路、大功率管順序焊接。（3）對(duì)元器件焊接的要求電阻的焊接：按圖將電阻準(zhǔn)確裝入規(guī)定位置，型號(hào)標(biāo)記要易見且方向也盡量 一致。要求焊接一種規(guī)格后再焊接另一種規(guī)格。電容的焊接：按圖將電容準(zhǔn)確裝入規(guī)定位置，并注意有極性電容的極性方向 不能錯(cuò)。電容上的型號(hào)標(biāo)記要易見見且方向也盡量一致。電解電容要緊靠 PCB 板，不可懸浮。二極管的焊

21、接： 正確辨認(rèn)正負(fù)極性后按要求裝入規(guī)定位置， 型號(hào)標(biāo)記要易見， 焊接時(shí)間盡量可能短。三極管的焊接：正確辨認(rèn)各引腳后按要求裝入規(guī)定位置，型號(hào)標(biāo)記要易見， 焊接時(shí)間盡可能短。場(chǎng)效應(yīng)管的焊接：正確辨認(rèn)各引腳后按要求裝入規(guī)定位置，焊接時(shí)間盡可能 短。需要加散熱片的，將接觸面打磨光滑并加硅脂后再緊固。集成電路（芯片）的焊接：集成電路（芯片）焊接時(shí)，要注意按圖紙要求檢 查型號(hào)、焊接位置是否符合要求， 焊接時(shí)先焊芯片邊沿的兩只引腳， 以便使其定 位，然后再?gòu)淖蟮接一驈纳系较逻M(jìn)行逐點(diǎn)焊接。焊接時(shí)間盡可能短，禁止拉焊。（4）焊接時(shí)焊錫用量適當(dāng)，偏少不易焊牢，偏多焊點(diǎn)不美觀且容易短路。焊 接時(shí)間的長(zhǎng)短應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。（5）焊接完畢后， 檢查是否有漏焊、 碰焊、虛焊之處， 并清理焊點(diǎn)處的焊料。2. 、焊接質(zhì)量檢查（1）元器件不得有錯(cuò)裝、漏裝、錯(cuò)聯(lián)和歪斜松動(dòng)等。（2）焊點(diǎn)應(yīng)吃錫飽滿，無毛刺、無針孔、無氣泡、裂紋、掛錫、拉點(diǎn)、漏焊、 碰焊、虛焊等缺陷。（3）焊接后電路板上的金屬件表面應(yīng)無銹蝕和其它雜質(zhì)。（4）焊接完成的電路板不得有斑點(diǎn)、裂紋、氣泡、發(fā)白等現(xiàn)象，銅箔及敷形 涂覆層不得脫