數字萬用表電路圖（一）

數字萬用表是在一個只有基本量程的直流數字電壓表的基礎上擴展而成的，這個電壓表相當于數字萬用表的“表頭”。其原理見圖1。在圖1中，除顯示器外，其余功能可全都集成在一個芯片上，具有這些功能的芯片叫A/D轉換器，較常見的有ICL7106、ICL7107等多種型號，它們部屬于雙積分式A/D轉換器。雙積分A/D轉換器內部電路雖然很復雜，但根據圖1的電路可以說明其原理。它在一個測量周期內的工作過程如下：

測試開始，計數器清零，積分電容c放電，然后控制邏輯使K2、K3斷開，K1接通，積分器對被測電壓Vx進行正向積分，正向積分也叫采樣，采樣期間積分輸出V01線性增加，經過零比較器得到過零方波，通過控制邏輯打開門G，計數器開始對時鐘脈沖計數，當計數到最高位為1時，溢出脈沖通過控制邏輯使K1、K3斷開，K2接通，采樣結束，計數器復零。設采樣過程時間為T1，則積分輸出V01=VxT1/RC……（1），K2接通基準電壓VR后，積分器開始第二次積分（反向積分），V01開始線性下降，計數器也重新計數。當V01降至零時，比較器輸出的負方波結束，控制邏輯使K2斷開，K3接通，積分停止。同時關閉門G，計數停止，一個測量周期結束。設反向積分過程時間為T2，則積分輸出為V01-VrT2/RC=0……（2）。由式（1）、（2），可得Vx=VrT2/T1……（3）。轉換波形見圖2。

設時鐘脈沖周期為T0，則T1=N1T0，T2=N2T0，N1、N2分別是正、反向積分期間計數的時鐘脈沖個數，所以VX=VRN2/N1…（4）。對干31/2位A/D轉換器，采樣期間計數到1000個脈沖時計數器有溢出，故N1=1000是個定值，如再規定VR=100.0mV，則有VX=0.1N2……（5）。（5）式說明，適當選擇N1及VR的值，可使VX與N2的有效數字相同，只是小數點位置不同。如將小數點定在顯示值N2的十位，便可直接讀數。例如，被測VX=123.4mV，則在反向積分期間計數到N2=1234個脈沖時，一個測量周期結束，顯示器理應顯示1234，但電路上同時使個位數字前出現一個小數點，故實際顯示123.4。

計數器中暫存的N2值是二進制數，經過譯碼器譯碼后可使數字顯示器顯示十進制數。

由上面（4）式可見，VX的允許范圍與VR的大小有關。對于31/2位A/D轉換器，如VR=100.00mV，則最大顯示為199.9mV;如VR=1.0V，則最大可顯示1.999V。事實上VR不宜過大，否則會損壞A/D轉換器。如取VR=100.0mV，這時31/2位A/D轉換器便可構成基本量程為0.2v的直流數字電壓表。

許多普及型數字萬用表就是用這種基本量程為0.2v的直流數字電壓表作表頭擴展而成的。要測較高的直流電壓，可采用分壓器將被測電壓降到0.2v以下。要測交流電壓、交、直流電流及電阻，可以采用相應的轉換器轉換成直流電壓。如被測電量數值較大，可以先分壓（或分流）而后再轉換，使轉換后的直流電壓在0.2V以下即可。數字萬用表的原理框圖如圖3所示。

從雙積分A/D轉換器的工作過程還可看出數字萬用表的特點：首先，從上面（4）式可知，被測電壓只與基準電壓及計數器的計數值有關，而這兩者的準確度都可以做得較高，所以數字萬用表測試準確度較高。其次，疊加在VX上的短暫干擾在積分過程中會被積分掉。如T1取值為工頻信號周期（20ms的整數倍），則疊加在VX上的工頻干擾也會被積分掉，所以它的抗串模干擾能力強。第三，分辨力高，31/2位數字萬用表的最高分辨力為0.1mV。但它也有缺點，從雙積分A/D轉換器工作過程可知，如果VX是變化的量，則正、反向積分、計數器計數都不能正常進行，顯示就會紊亂，所以數字萬用表不能測連續蠻化的電量。

數字萬用表電路圖（二）

萬用表是用來測量交直流電壓、電阻、直流電流等的儀表。是電工和無線電制作的必備工具。初看起來萬用表很復雜，實際上它是由電流表（俗稱表頭）、刻度盤、探針、量測電阻的原理與測直流電壓相仿，只是測試時還須加一組電池。選擇開關指向電阻范圍時，刻度盤上找第一行電阻專用刻度讀數即可。

數字萬用表電路圖（三）

數字的測量將一些測量信號轉換成直流電壓信號，然后通過模數轉換電路轉換成數字信號，再通過計數器計數，最后將測量結果用數字直接顯示。它不但能測量直流電壓、交流電壓、直流電流，交流電流和電阻，也能測量信號的頻率、的容量、的放大倍數等參數，還具有自動校零、自動極性轉換、過載指示、保持讀數、顯示測量單位符號等功能。其中系統框圖。

數字萬用表系統框圖，如圖所示：

測量電路原理

DT830萬用表采用大規模集成芯片7106（或者7107）作為電路的模數轉換電路和顯示驅動電路。引腳功能如下所述。

（1）直流電壓測量電路

直流電壓檔電路原理圖，如圖所示：

（2）交流電壓測量電路

交流電壓檔電路原理圖，如圖所示：

（3）直流電流測量電路

直流電流檔電路原理圖，如圖所示：

圖5直流電流檔電路原理圖

（4）電阻測量電路

電阻檔電路原理圖，如圖所示：

數字萬用表電路圖（四）

圖2為數字萬用表直流電流測量電路原理圖，圖中VD1、VD2為保護二極管，當基本表IN＋、IN一兩端電壓大于ZOOmV時，VD1導通，當被測量電位端接入IN一時，VD2導通，從而保護了基本表的正常工作，起到“守門”的作用。

R2～R5、RC．分別為各擋的取樣電阻，它們共同組成了電流－電壓轉換器（I／U），即測量時，被測電流△在取樣電阻上產生電壓，該電壓輸人至IN＋、IN—兩端，從而得到了被測電流的量值。若合理地選配各電流量程的取樣電阻，就能使基本表直接顯示被測電流量的大小。

圖2數字萬用表直流電流測量電路原理圖