第14章 數(shù)字萬用表設計實例及裝焊

1、1TM鄭州大學信息工程學院電子信息工程系鄭州大學信息工程學院電子信息工程系范文兵范文兵2012年春季年春季電子系統(tǒng)設計與實踐電子系統(tǒng)設計與實踐第14章 數(shù)字萬用表設計實例與裝焊2TM2電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵n數(shù)字萬用表數(shù)字萬用表A/D譯碼驅(qū)動顯示部分實際譯碼驅(qū)動顯示部分實際上是一套完整的數(shù)字顯示直流電壓表。上是一套完整的數(shù)字顯示直流電壓表。這部分的設計電路如圖這部分的設計電路如圖13.1.1所示。所示。n數(shù)字萬用表通常采用的雙積分型數(shù)字萬用表通常采用的雙積分型A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器有換器有MC14433、ICL7135、AME7106等，本節(jié)介紹的數(shù)字萬用表等，

2、本節(jié)介紹的數(shù)字萬用表采用采用MC14433。 14.1.1 數(shù)字萬用表數(shù)字萬用表A/D譯碼驅(qū)動顯示部分譯碼驅(qū)動顯示部分 14.1 數(shù)字萬用表設計實例數(shù)字萬用表設計實例3TM3電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵14.1.1 數(shù)字萬用表數(shù)字萬用表A/D譯碼驅(qū)動顯示部分譯碼驅(qū)動顯示部分 14.1 數(shù)字萬用表設計實例數(shù)字萬用表設計實例4TM4電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵n數(shù)字萬用表電阻、電流、電壓測試部分原理數(shù)字萬用表電阻、電流、電壓測試部分原理電路圖如圖電路圖如圖13.1.6所示。其中，所示。其中，DIP1開關部開關部分為電壓擋，可以測量

3、交流和直流，擋位選分為電壓擋，可以測量交流和直流，擋位選擇為擇為4擋：擋：2 V，20 V，200 V，500 V。DIP2部分為歐姆擋，可測量擋位選擇為部分為歐姆擋，可測量擋位選擇為4擋擋：2 k ，20 k ，200 k ，2 M 。DIP3開關部分為電流擋，可以測量交流和開關部分為電流擋，可以測量交流和直流，擋位選擇為直流，擋位選擇為4擋：擋：2 mA，20 mA，200 mA，2 A。 14.1.2 數(shù)字萬用表電阻、電流、電壓測試部分14.1 數(shù)字萬用表設計實例數(shù)字萬用表設計實例5TM5電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵n（1）電阻）電阻-電壓變換電路（歐姆

4、擋）電壓變換電路（歐姆擋）n電阻電阻-電壓變換電路如圖電壓變換電路如圖13.1.7所示。所示。n可測量擋位選擇為：可測量擋位選擇為：2 k ，20 k ，200 k ，2 M 四擋。四擋。14.1.2 數(shù)字萬用表電阻、電流、電壓測試部分14.1 數(shù)字萬用表設計實例數(shù)字萬用表設計實例6TM6電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵14.1.2 數(shù)字萬用表電阻、電流、電壓測試部分14.1 數(shù)字萬用表設計實例數(shù)字萬用表設計實例7TM7電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵14.1.2 數(shù)字萬用表電阻、電流、電壓測試部分14.1 數(shù)字萬用表設計實例數(shù)字萬用

5、表設計實例8TM8電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵nIC3為精密半波整流電路。為精密半波整流電路。IC4為平均值為平均值-有效有效值變換電路。值變換電路。IC3的輸入端電壓是經(jīng)過衰減的輸入端電壓是經(jīng)過衰減器和電壓跟隨后得到的電壓，此交流電壓被器和電壓跟隨后得到的電壓，此交流電壓被限制在限制在2V（A/D轉(zhuǎn)換器標準最大值）以下，轉(zhuǎn)換器標準最大值）以下，由由IC3半波整流后，變換成平均值，再經(jīng)過半波整流后，變換成平均值，再經(jīng)過IC4修正使之成為電壓的有效值修正使之成為電壓的有效值V。 14.1.2 數(shù)字萬用表電阻、電流、電壓測試部分14.1 數(shù)字萬用表設計實例數(shù)字萬用

6、表設計實例9TM9電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵n（3）電壓跟隨電路）電壓跟隨電路n電壓跟隨電路如圖所示。電壓跟隨電路如圖所示。n當當Vi輸入為交流或直流信號時，輸入為交流或直流信號時，Vo=Vi，有，有很好的跟隨性。很好的跟隨性。14.1.2 數(shù)字萬用表電阻、電流、電壓測試部分14.1 數(shù)字萬用表設計實例數(shù)字萬用表設計實例10TM10電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵14.1.2 數(shù)字萬用表電阻、電流、電壓測試部分14.1 數(shù)字萬用表設計實例數(shù)字萬用表設計實例11TM11電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵

7、n（4）電流、電壓信號衰減電路（交直流電）電流、電壓信號衰減電路（交直流電壓擋，交直流電流擋）壓擋，交直流電流擋）n電流、電壓信號衰減電路電流、電壓信號衰減電路n 電壓衰減電路電壓衰減電路n 電流衰減電路電流衰減電路Ii14.1.2 數(shù)字萬用表電阻、電流、電壓測試部分14.1 數(shù)字萬用表設計實例數(shù)字萬用表設計實例12TM12電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵n（1）數(shù)字頻率變換部分（頻率電壓變換器）數(shù)字頻率變換部分（頻率電壓變換器或頻率計擋）或頻率計擋）n把不同的交流頻率信號通過把不同的交流頻率信號通過74LS132、74LS123轉(zhuǎn)化為占空比不同的方波，再利用轉(zhuǎn)化

8、為占空比不同的方波，再利用IC5所構(gòu)成的積分電路將方波電壓變?yōu)槠骄鶚?gòu)成的積分電路將方波電壓變?yōu)槠骄惦妷?，然后把此電壓?jīng)值電壓，然后把此電壓經(jīng)IC6反相后輸入反相后輸入A/D轉(zhuǎn)換器，可從轉(zhuǎn)換器，可從LED顯示器上讀出該頻率。其顯示器上讀出該頻率。其中，中，74LS132為帶施密特觸發(fā)器的四重為帶施密特觸發(fā)器的四重2輸輸入與非門，入與非門，74LS123為雙可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸為雙可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。數(shù)字頻率變換部分電路圖如圖發(fā)器。數(shù)字頻率變換部分電路圖如圖 14.1.3 數(shù)字萬用表的頻率、電容、電感及電橋測量部分14.1 數(shù)字萬用表設計實例數(shù)字萬用表設計實例13TM13電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州

9、大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵14.1.3 數(shù)字萬用表的頻率、電容、電感及電橋測量部分14.1 數(shù)字萬用表設計實例數(shù)字萬用表設計實例14TM14電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵n（2）電容測量（電容測量儀或電容計擋）電容測量（電容測量儀或電容計擋）n利用兩塊利用兩塊555定時器，就可以把電容量轉(zhuǎn)換定時器，就可以把電容量轉(zhuǎn)換成電壓量，其電路如圖。成電壓量，其電路如圖。 14.1.3 數(shù)字萬用表的頻率、電容、電感及電橋測量部分14.1 數(shù)字萬用表設計實例數(shù)字萬用表設計實例15TM15電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵14.1.3 數(shù)

10、字萬用表的頻率、電容、電感及電橋測量部分14.1 數(shù)字萬用表設計實例數(shù)字萬用表設計實例16TM16電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵n（4）電橋測量）電橋測量n電橋測量電路如圖所示電橋測量電路如圖所示 。14.1.3 數(shù)字萬用表的頻率、電容、電感及電橋測量部分14.1 數(shù)字萬用表設計實例數(shù)字萬用表設計實例17TM17電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵n（1）主要技術指標）主要技術指標n準確度：準確度：%讀數(shù)讀數(shù)字數(shù)。字數(shù)。n環(huán)境溫度：環(huán)境溫度：1828。n環(huán)境濕度：環(huán)境濕度：80%。n最大顯示值：最大顯示值：1999。n測量方式：雙積分模

11、數(shù)轉(zhuǎn)換。測量方式：雙積分模數(shù)轉(zhuǎn)換。n過量程指標：過量程指標：“1”。n工作溫度：工作溫度：535。n存儲溫度：存儲溫度： 1050。n電源：電源：9 V干電池。干電池。n保險管：保險管：F250 mA/250 V。14.2.1 主要技術指標和測量范圍14.2 集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試18TM18電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵14.2.1 主要技術指標和測量范圍14.2 集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試19TM19電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵n（2）測量范圍）測量范圍n直流電壓測量范圍、直流電流測量

12、范圍、交直流電壓測量范圍、直流電流測量范圍、交流電壓測量范圍如表流電壓測量范圍如表13.2.113.2.3所示。所示。二極管測試、電阻測試和晶體管測試如表二極管測試、電阻測試和晶體管測試如表13.2.413.2.6所示。頻率測量范圍為所示。頻率測量范圍為40400 Hz。14.2.1 主要技術指標和測量范圍14.2 集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試20TM20電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵n（1）注意事項）注意事項n儀表只能和所配備的測試筆一起使用才符合安全標準的要儀表只能和所配備的測試筆一起使用才符合安全標準的要求。求。n切勿超過每個量程所規(guī)定的輸

13、入極限值。切勿超過每個量程所規(guī)定的輸入極限值。n當儀表正在測量時，不要觸及沒有使用的輸入端。當儀表正在測量時，不要觸及沒有使用的輸入端。n在不能確定被測量的大小范圍時，應將功能量程開關置于在不能確定被測量的大小范圍時，應將功能量程開關置于最大量程位置。最大量程位置。n在功能量程開關轉(zhuǎn)換之前，應使測試筆與被測電路處于開在功能量程開關轉(zhuǎn)換之前，應使測試筆與被測電路處于開路狀態(tài)。路狀態(tài)。n進行在線電阻測量前，應關斷電路中所有電源并將所有電進行在線電阻測量前，應關斷電路中所有電源并將所有電容器放電。容器放電。n在后蓋未蓋妥，螺釘未擰緊前，切勿使用儀表。在后蓋未蓋妥，螺釘未擰緊前，切勿使用儀表。14.2

14、.2 注意事項及使用方法14.2 集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試21TM21電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵n（2）使用方法）使用方法n 將功能量程開關置于將功能量程開關置于“DCV”量程范圍所量程范圍所需量程上，測試筆并聯(lián)接到待測電源或負載需量程上，測試筆并聯(lián)接到待測電源或負載上，可測試直流電壓，紅表筆所接端的極性上，可測試直流電壓，紅表筆所接端的極性同時顯示于顯示器上。同時顯示于顯示器上。n 將功能量程開關置于將功能量程開關置于“ACV”量程范圍所量程范圍所需量程上，測試筆并聯(lián)接到待測電源或負載需量程上，測試筆并聯(lián)接到待測電源或負載上，可測交流電

15、壓。上，可測交流電壓。14.2.2 注意事項及使用方法14.2 集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試22TM22電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵n 將功能量程開關置于將功能量程開關置于“DCA”量程范圍所需量程量程范圍所需量程上，測試筆串聯(lián)接入到待測負載上，可測量直流上，測試筆串聯(lián)接入到待測負載上，可測量直流電流，電流值顯示的同時將顯示紅表筆連接的極電流，電流值顯示的同時將顯示紅表筆連接的極性。當電流大于性。當電流大于200 mA時，應將紅表筆改插時，應將紅表筆改插“10A”插孔。插孔。n 將功能量程開關置于將功能量程開關置于“ ”量程范圍所需量程量程范圍

16、所需量程上，可測量電阻，將表筆并接到電阻上，從顯示上，可測量電阻，將表筆并接到電阻上，從顯示器上讀取測量結(jié)果。器上讀取測量結(jié)果。n 將功能量程開關置于將功能量程開關置于“”“”量程位置，將紅表筆量程位置，將紅表筆接到被測二極管的陽極，黑表筆接到陰極，由顯接到被測二極管的陽極，黑表筆接到陰極，由顯示器上讀取被測二極管的近似正向壓降值。示器上讀取被測二極管的近似正向壓降值。14.2.2 注意事項及使用方法14.2 集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試23TM23電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵n 將功能量程開關置于將功能量程開關置于“”“”量程位置，將量程位置

17、，將紅表筆接到被測二極管的陽極，黑表筆接到紅表筆接到被測二極管的陽極，黑表筆接到陰極，由顯示器上讀取被測二極管的近似正陰極，由顯示器上讀取被測二極管的近似正向壓降值。向壓降值。n 將功能量程開關置于將功能量程開關置于“hFE”位置，可測位置，可測量晶體三極管的電流放大系數(shù)。首先應判斷量晶體三極管的電流放大系數(shù)。首先應判斷晶體管是晶體管是NPN還是還是PNP型，將基極、發(fā)射極型，將基極、發(fā)射極和集電極分別插入儀表面板上晶體管測試插和集電極分別插入儀表面板上晶體管測試插座的相應孔內(nèi)，由顯示器上讀取座的相應孔內(nèi)，由顯示器上讀取hFE的近似的近似值。值。 14.2.2 注意事項及使用方法14.2 集成

18、數(shù)字萬用表裝配調(diào)試集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試24TM24電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵nM-830B數(shù)字萬用表電路原理圖中，雙積分數(shù)字萬用表電路原理圖中，雙積分A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器AME7106為為44腳集成電路，其腳集成電路，其引腳功能如表引腳功能如表13.2.7所示。元器件清單如表所示。元器件清單如表13.2.8表表13.2.10所示。二極管所示。二極管VD1型號為型號為IN4007，數(shù)量為，數(shù)量為1只只 。14.2.3 M-830B數(shù)字萬用表電路原理圖14.2 集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試25TM25電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信

19、息工程系 范文兵n領到套件后，不要急于動手安裝，應根據(jù)清領到套件后，不要急于動手安裝，應根據(jù)清單仔細辨認和清點所有的元器件，看有無缺單仔細辨認和清點所有的元器件，看有無缺損現(xiàn)象，并對電阻、電容、電池、保險絲進損現(xiàn)象，并對電阻、電容、電池、保險絲進行初測，看是否與原理圖上所標值相符，然行初測，看是否與原理圖上所標值相符，然后便可進行安裝了。在整個焊接和安裝過程后便可進行安裝了。在整個焊接和安裝過程中，不要用手去摸中，不要用手去摸PCB的印制面和元件符號的印制面和元件符號面。面。n印制電路元件安裝圖如圖印制電路元件安裝圖如圖13.2.3所示。為了所示。為了盡量避免在安裝過程中出錯和返工，應按以盡量

20、避免在安裝過程中出錯和返工，應按以下步驟和順序進行安裝。下步驟和順序進行安裝。14.2.4 M-830B數(shù)字萬用表安裝14.2 集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試26TM26電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵n（1）裝保險管卡座。）裝保險管卡座。n（2）裝分流器）裝分流器R0。n（3）安裝輸入插座）安裝輸入插座n（4）安裝三極管八孔插座，安裝在元件面）安裝三極管八孔插座，安裝在元件面的反面即印刷面。的反面即印刷面。14.2.4 M-830B數(shù)字萬用表安裝14.2 集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試27TM27電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學

21、院電子信息工程系 范文兵14.2.4 M-830B數(shù)字萬用表安裝14.2 集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試28TM28電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵14.2.4 M-830B數(shù)字萬用表安裝14.2 集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試29TM29電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵n（5）焊裝電阻、電位器、電容、二極管。）焊裝電阻、電位器、電容、二極管。電阻除電阻除R*、R8、R21為臥式安裝外，其余全為臥式安裝外，其余全為立式安裝。為立式安裝。n（6）將）將0.5英寸的彈簧一端壓在英寸的彈簧一端壓在PCB元件面元件

22、面公共接地部分的相應圓盤焊面位置上，即緊公共接地部分的相應圓盤焊面位置上，即緊臨電位器臨電位器VR1位置的兩個方孔之間，沿彈簧位置的兩個方孔之間，沿彈簧圓周焊接。圓周焊接。n（7）焊接電池扣導線。）焊接電池扣導線。n（8）裝配液晶顯示器。）裝配液晶顯示器。14.2.4 M-830B數(shù)字萬用表安裝14.2 集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試30TM30電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵n（9）粘貼金屬箔屏蔽紙。）粘貼金屬箔屏蔽紙。n（10）裝配功能旋轉(zhuǎn)選擇開關相關配件）裝配功能旋轉(zhuǎn)選擇開關相關配件n（11）整機總裝配。）整機總裝配。14.2.4 M-830B

23、數(shù)字萬用表安裝14.2 集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試31TM31電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵n不插表筆在表上，旋轉(zhuǎn)功能選擇開關到各相不插表筆在表上，旋轉(zhuǎn)功能選擇開關到各相應擋位，檢驗應擋位，檢驗LCD是否能正常顯示。是否能正常顯示。 14.2.5 檢驗LCD14.2 集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試32TM32電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵n 轉(zhuǎn)換開關撥到測量擋位無任何顯示?？赊D(zhuǎn)換開關撥到測量擋位無任何顯示。可能原因為，電池電壓不足；電池扣未扣緊；能原因為，電池電壓不足；電池扣未扣緊；電源引線內(nèi)芯斷裂

24、或虛焊；電源印制線斷裂電源引線內(nèi)芯斷裂或虛焊；電源印制線斷裂。n 轉(zhuǎn)換開關撥到各測量擋位時出現(xiàn)缺筆少轉(zhuǎn)換開關撥到各測量擋位時出現(xiàn)缺筆少劃。原因為，導電膠條與劃。原因為，導電膠條與LCD接觸不良或錯接觸不良或錯位。應取下用無水酒精輕輕擦洗導電膠條及位。應取下用無水酒精輕輕擦洗導電膠條及顯示板導電接觸區(qū)，再重新裝配。顯示板導電接觸區(qū)，再重新裝配。14.2.6 故障原因與處理方法14.2 集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試33TM33電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵n 兩表筆短路時讀數(shù)不是兩表筆短路時讀數(shù)不是“0 0 0”，且有跳，且有跳字現(xiàn)象（字現(xiàn)象（200

25、 擋例外）。原因為，表筆引擋例外）。原因為，表筆引線內(nèi)部開路；外界有強干擾信號；接在線內(nèi)部開路；外界有強干擾信號；接在COM上的彈簧與貼在表后蓋里面的金屬箔上的彈簧與貼在表后蓋里面的金屬箔屏蔽層接觸不良。屏蔽層接觸不良。n 不能測量交流電壓?？赡苁?，整流二極不能測量交流電壓?？赡苁?，整流二極管接反或損壞；轉(zhuǎn)換開關上的微片與印制線管接反或損壞；轉(zhuǎn)換開關上的微片與印制線之間接觸不良或微片脫落。也可能是之間接觸不良或微片脫落。也可能是R2R6，虛焊或開路，應仔細檢查，虛焊或開路，應仔細檢查 14.2.6 故障原因與處理方法14.2 集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試集成數(shù)字萬用表裝配調(diào)試34TM34電子系統(tǒng)設計與實踐 鄭州大學信息工程學院電子信息工程系 范文兵n 不能測量直流電壓?？赡苁?，微片接觸不良或不能測量直流電壓。