數(shù)字萬用表的設(shè)計與焊接

1、通信電子工藝實習(xí)報告 數(shù)字萬用表的設(shè)計與焊接 學(xué)院：班級：姓名： 學(xué)號： 數(shù)字萬用表通信電子工藝實習(xí)報告摘要：本文將介紹數(shù)字萬用表，數(shù)字萬用表是常用的數(shù)字式檢測儀表。主要特點：1.技術(shù)成熟 主電路采用數(shù)字表集成電路，久經(jīng)考驗、性能穩(wěn)定可靠。2.性價比高 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。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，但主要功能就是對電壓、電阻和電流進行測量。數(shù)字萬用表，作為現(xiàn)代化的多用途電子測量儀器，主要用于物理、電氣、電子等測量領(lǐng)域。

2、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)進行直接測量。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

3、用表實現(xiàn)多參數(shù)測量的必備電路。電壓、電流的測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)測量的轉(zhuǎn)換電路，一般采用有源器件組成的網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。功能選擇可通過機械式開關(guān)的切換來實現(xiàn)，量程選擇可通過轉(zhuǎn)換開關(guān)切換，也可以通過自動量程切換電路來實現(xiàn)。數(shù)字多用表不僅要看基本規(guī)格，還要看特點、功能和全部設(shè)計生產(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?、交流電壓、直流電流、交流電壓測量，也可用以檢查半導(dǎo)體二極管的導(dǎo)電性能，并能測量晶體管的電流放大系數(shù)等。只要輸入被測量，通

4、過電阻、電流、電壓參數(shù)轉(zhuǎn)換電路即可測出被測量。系統(tǒng)整體設(shè)計：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)一些電阻進行分流或降壓，從而測出電路中的電流、電壓和電阻。萬用表原理框圖如下圖所示：萬用表的總體電路圖如下圖圖（1）所示。圖（1）萬用表電路圖系統(tǒng)硬件設(shè)計：1、直流電壓測量電路在數(shù)字電壓表頭前面加一級分壓電路，可以擴展直流電壓測量的量程。數(shù)字萬用表的直流電壓檔分壓電路如圖（2）所示，它能在不降低輸入阻抗的情況下，達到準(zhǔn)確的分壓效果。其余各檔的分壓比分別為：檔位200mV2V20V200

5、V2000V分壓比10.10.010.0010.0001實際設(shè)計時是根據(jù)各檔的分壓比和總電阻來確定各分壓電阻的，如先確定再計算200V檔的電阻：，依次可計算出、等各檔的分壓電阻值。更換量程是需要調(diào)整小數(shù)點的顯示，使用者可方便地讀出測量結(jié)果。2、直流電流的測量測量電流是根據(jù)歐姆定律，用合適的取樣電阻把待測電流轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓，再進行測量。如圖（3） 圖（3）電流測量原理 實用數(shù)字萬用表的直流電流檔電路，如圖（4）所示。 圖（4）實用分流器電路圖（4）中各檔分流電阻是這樣計算的，先計算最大電流檔（2A）的分流電阻，圖中的FUSE是2A的保險絲，電流很大時會快速熔斷，起過流保護作用。兩只反向連接且與

6、分流電阻并聯(lián)的二極管為塑封硅整流二極管，正常測量時，輸入電壓小于硅整流二極管的正向?qū)▔航担O管截止，對測量毫無影響。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，起過壓保護作用。保護儀表不被損壞。用2A測量時，若發(fā)現(xiàn)電流大于0.5A時，應(yīng)使測量時間小于20秒，儀器在面板上提供了待測電流接口，測量時可直接在本接口串入電流表進行測量。3、交流電壓、電流的測量電路 數(shù)字萬用表中交流電壓、電流測量電路是在分壓器或分流器之后串入了一級交流直流（AC-DC）變換器，如圖（5）所示。 圖（5） 該ACDC變換器主要由集成運算放大器、整流二極管、RC濾波電容等組成，還包含一個能調(diào)

7、整輸出電壓高低的電位器：ACDC校準(zhǔn)電位器，用來對交流電壓檔進行校準(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交流電壓的有效值。 4、電阻測量電路 數(shù)字萬用表中的電阻檔采用的是比例測量方法，其原理電路見圖（6）， 圖（6） 電阻測量原理由穩(wěn)壓管DZ提供測量基準(zhǔn)電壓，流過標(biāo)準(zhǔn)電阻R0和被測電阻Rx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）。 所以A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓UREF和輸入電壓UIN有如下關(guān)系： 即 根據(jù)所用A/D轉(zhuǎn)換器的特性可知，數(shù)字表顯示的是UIN與UREF的比值，當(dāng)UIN=URE時顯示“1000”，UIN=0.5UREF時顯示“500”，依次類推。所以

8、，當(dāng)Rx=R0時，表頭將顯示“1000”，當(dāng)Rx=0.5R0時顯示“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)對小數(shù)點進行定位，就能得到不同的電阻測量檔。5.電容測量（1）用電容檔直接檢測某些數(shù)字萬用表具有測量電容的功能，其量程分為2000p、20n、200n、2和20五檔。測量時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，宜于測量小于2000pF的電容；20n檔，宜于測量2000pF至20nF之間的電容；200n檔，宜于測量20nF至200nF之間的電容；2檔，宜于測量200nF至2F之間的電容；20檔，宜于測量

9、2F至20F之間的電容。經(jīng)驗證明，有些型號的數(shù)字萬用表（例如DT890B）在測量50pF以下的小容量電容器時誤差較大，測量20pF以下電容幾乎沒有參考價值。此時可采用串聯(lián)法測量小值電容。方法是：先找一只220pF左右的電容，用數(shù)字萬用表測出其實際容量C1,然后把待測小電容與之并聯(lián)測出其總?cè)萘緾2，則兩者之差（C1C2）即是待測小電容的容量。用此法測量120pF的小容量電容很準(zhǔn)確。（2）用電阻檔檢測實踐證明，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，每秒鐘即可看到n個彼此獨立且依次增大的讀

10、數(shù)。根據(jù)數(shù)字萬用表的這一顯示特點，可以檢測電容器的好壞和估測電容量的大小。下面介紹的是使用數(shù)字萬用表電阻檔檢測電容器的方法，對于未設(shè)置電容檔的儀表很有實用價值。此方法適用于測量0.1F幾千微法的大容量電容器。數(shù)字萬用表的功能：1.數(shù)字萬用表的一個最基本的功能就是測量電壓。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、計算機等電子設(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。 測試電壓，通常是解決電路問題時第一步要做的工作。如果沒有電壓或電壓過低、過高，在進一步檢查之前，首先要解決電源問題。交

11、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)輸入一個純正弦波時它可以 給出有效值。這種表不能準(zhǔn)確的測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量非正弦波的真有效值。波峰因數(shù)是信號的峰值與有效值的比值。數(shù)字萬用表測量交流電壓的能力由被測信號的頻率限制。大多數(shù)數(shù)字多用表可以精確測量50赫茲到500赫茲的交流電壓。但數(shù)字多用表的交流測量帶寬可到幾百千赫茲。2.電流測量與用數(shù)字萬用表測量其它量不同。直接電流測量法就是將數(shù)字多用表直接串到被測電路上，讓被測電路電流直接流過多用表內(nèi)部電路。

12、間接測量法不需要將電路打開并將多用表串到被測電路上。間接法要用到電流鉗。 3.在電阻擋測量電阻。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)字多用表測量電阻小至0.1歐姆，某些測量值可高至300兆歐。極大的電阻，福祿克多用表會顯示“OL”，表示被測電阻大的超過了量程。測量開路時，會顯示“OL”。必須在關(guān)掉電路電源的情況下測量電阻，否則對表或電路板會有損壞。某些數(shù)字多用表提供了在電阻方式下誤接入電壓信號時進行保護的功能。不同型號的數(shù)字多用表有不同的保護能力。在進行低電阻的精確測量時，必須從測量值中減去測量導(dǎo)線的電阻。典型的測試導(dǎo)線的阻值在0.2到0.5之間。如果測試導(dǎo)線的阻值

13、大于1，測試導(dǎo)線就要更換了。如果數(shù)字萬用表為測量電阻提供小于0.6V的直流電壓，就可以測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試。 3.二極管就像一個電子開關(guān)。如果電壓高于一個特定的值時，二極管就會導(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。 當(dāng)檢查二極管或晶結(jié)時，多用表不僅會給出一個很寬的讀數(shù)范圍而且還會給出大于50mA的驅(qū)動電流。 在測量含有二極管的電路的電阻時，數(shù)字多用表的測試電壓會低于0.6V，防止晶結(jié)導(dǎo)通。 在選擇二極管測試時，測試電壓升高，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試功能。此功能測量并顯示二極管兩

14、端的實際壓降。硅結(jié)點在正向測試時的壓降應(yīng)該是低于0.7V，在反向測試時電路開路。 數(shù)字萬用表的使用方法： 一.電壓的測量： 1、直流電壓的測量，如電池、隨身聽電源等。首先將黑表筆插進“com”孔，紅表筆插進“V ”。把旋鈕選到比估計值大的量程，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量工業(yè)電器。 如果在數(shù)值左邊出現(xiàn)“-”，則表明表筆極性與實際電源極性相反，此時紅表筆接的是負極。 2、交流電壓的測量。表筆插孔與直流電壓的測量一樣，不過應(yīng)該將旋鈕打到交流檔“V”處所需的量程即可。交流電壓無正負之分，測量方法跟前面

15、相同。 無論測交流還是直流電壓，都要注意人身安全，不要隨便用手觸摸表筆的金屬部分。 二、電流的測量 1、直流電流的測量。先將黑表筆插入“COM”孔。若測量大于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，就可以測量了。將 萬用表串進電路中，保持穩(wěn)定，即可讀數(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萬用表。 交流電流的測量。測量方法與1相同，不過檔位應(yīng)該打到交流檔位，電流測量完畢后應(yīng)將紅筆插回“V”孔，若

16、忘記這一步而直接測電壓，哈哈！你的表或電 源會在“一縷青煙中上云霄”報廢！ 三、電阻的測量 將表筆插進“COM”和“V”孔中，把旋鈕打旋到“”中所需的量程，用表筆接在電阻兩端金屬部位，測量中可以用手接觸電阻，但 不要把手同時接觸電阻兩端，這樣會影響測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，要保持表筆和電阻有良好的接觸；注意單位：在“200” 檔時單位是“”，在“2K”到“200K“檔時單位為 “K ”，“2M”以上的單位是“M”。 四、二極管的測量 數(shù)字萬用表可以測量發(fā)光二極管，整流二極管測量時，表筆位置與電壓測量一樣，將旋鈕旋到“ ”檔；用紅表筆接二極管的正極，黑表筆接負極，這時會

17、 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，因為二極管的反向電阻很大，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、規(guī)格及數(shù)量是否符合圖紙上的要求，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時反映。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、

18、二極管、三極管、集成電路、大功率管順序焊接。（3）對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。電容上的型號標(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。二極管的焊接：正確辨認(rèn)正負極性后按要求裝入規(guī)定位置，型號標(biāo)記要易見，焊接時間盡量可能短。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，型號標(biāo)記要易見，焊接時間盡可能短。場效應(yīng)管的焊接：正確辨認(rèn)各引腳后按要求裝入規(guī)定位置，焊接時間盡可能短。需要加散熱片的，將接觸面打磨光滑

19、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，要注意按圖紙要求檢查型號、焊接位置是否符合要求，焊接時先焊芯片邊沿的兩只引腳，以便使其定位，然后再從左到右或從上到下進行逐點焊接。焊接時間盡可能短，禁止拉焊。（4）焊接時焊錫用量適當(dāng)，偏少不易焊牢，偏多焊點不美觀且容易短路。焊接時間的長短應(yīng)根據(jù)實際情況而定。（5）焊接完畢后，檢查是否有漏焊、碰焊、虛焊之處，并清理焊點處的焊料。2.、焊接質(zhì)量檢查（1）元器件不得有錯裝、漏裝、錯聯(lián)和歪斜松動等。（2）焊點應(yīng)吃錫飽滿，無毛刺、無針孔、無氣泡、裂紋、掛錫、拉點、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、裂紋、氣泡、發(fā)白等現(xiàn)象，銅箔及敷形涂覆層不得脫落、不起翹、不分層。（5）元器件的引腳或引線表面應(yīng)滲錫均勻。設(shè)計心得體會：作為理工科的學(xué)生，認(rèn)知和理解電路圖的能力是我們必須掌握