一臺正式產(chǎn)品數(shù)字萬用表DT9205A部分零部件的焊接、安裝和調(diào)試

1、 實訓(xùn)項目(論文)題 目 數(shù)字萬用表的分析與制作 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 所在院系 指導(dǎo)教師 完成日期 2011年6 月 10 日一.萬用表實訓(xùn)的目的和要求1.1萬用表實訓(xùn)的目的通過對一臺正式產(chǎn)品數(shù)字萬用表dt9205a部分零部件的焊接、安裝和調(diào)試，讓我們更好的了解電子產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程，掌握常用元器件的識別和測試及電子產(chǎn)品生產(chǎn)基本操作技能，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。1.2萬用表實訓(xùn)的要求（1）能看懂?dāng)?shù)字萬用表的原理框圖、電原理圖及裝配圖。（2）了解焊接過程中的注意事項。（3）熟練的掌握電阻、電容、二極管、三極管等元器件的識別和測量方法，掌握數(shù)字萬用表的焊接、調(diào)試、裝配工藝流程。 （4）獨立完成一臺數(shù)字

2、萬用表的焊接、調(diào)試和安裝。（5）分析、解決焊接和調(diào)試過程中所遇到的問題。二.萬用表的工作原理dt9205a 儀表主要部分的方框圖如下圖。該儀表的心臟是一片大規(guī)模集成電路，該芯片（7106）內(nèi)部包含雙積分a/d 轉(zhuǎn)換器，顯示鎖存器，七段譯碼器和顯示驅(qū)動器，它的工作原理框圖見下圖。第一階段，輸入儀表的電壓或電流信號經(jīng)過一個開關(guān)選擇器轉(zhuǎn)換成一個0 到199.9mv 的直流電壓。例如輸入信號100vdc，就用1000：1 的分壓器獲得100.0mvdc；輸入信號100vac，首先整流為100vdc，然后再分壓成100.0mvdc。電流測量則通過選擇不同阻值的分流電阻獲得。入端與比較器輸出端短接，此時反

3、映到比較器的總失調(diào)電壓對自動調(diào)零電容caz充電,以補(bǔ)償緩沖器，積分器和比較器本身的失調(diào)電壓，可保證輸入失調(diào)電壓小于10uv，第三，基準(zhǔn)電壓vref 向基準(zhǔn)電容cref 充電，使之被充到vref，為反向積分做準(zhǔn)備。第二階段，正向積分（亦稱信號積分或采樣）int（integral）：此時sint 閉合，saz 和sde 斷開，切斷自動調(diào)零電路并去掉短路線，in+，in-端分別被接通，積分器和比較器開始工作。被測電壓vin 經(jīng)緩沖器和積分電阻后送至積分器。積分器在固定時間t1 內(nèi)，以vin /（rint-cint）的斜率對vin 進(jìn)行定時積分。令計數(shù)脈沖的頻率為fcp，周期為tcp，則t1=1000

4、 tcp。當(dāng)計數(shù)器計滿1000 個脈沖數(shù)時，積分器的輸出電壓為 (1.1)式中，k 是緩沖放大器的電壓放大系數(shù)，t1 也叫采樣時間。在正向積分結(jié)束時，vin 的極性即被判定。第三階段，反向積分，亦稱解積分de（decompose integral）：在此階段，saz，sint 斷開，sde+，sde-閉合?？刂七壿嬙趯in 進(jìn)行極性判斷之后，接通相應(yīng)極性的模擬開關(guān)，將cref 上已充好的基準(zhǔn)電壓接相反極性代替vin，進(jìn)行反向積分，斜率變成vref/（rint-cint）。經(jīng)過時間t2，積分器的輸出又回到零電平，參見示意圖3，該圖分別繪出對負(fù)極當(dāng)反向積分結(jié)束時，有關(guān)系式 (1.2)將式（1.1

5、）代入式（1.2）中整理后得到 (1.3)假定在t2 時間內(nèi)計數(shù)值（即儀表顯示值，不考慮小數(shù)點）為n，則t2 為n tcp，代入式（1.3）中得到 (1.4)分析式（1.4）可知，因t1，tcp，vref 均是固定不變的，故計數(shù)值n 僅與被測電壓vin成正比，由此實現(xiàn)了模擬量-數(shù)字量轉(zhuǎn)換。在測量過程中，icl7106 能自動完成下述循環(huán)自動調(diào)零-正向積分-反向積分-自動調(diào)零-a/d 轉(zhuǎn)換器的時序波形如圖3 所示，每個階段的時間分配如下：自動調(diào)零時間：1000tcp-3000tcp正向積分時間t1：3000tcp-4000tcp（t1=1000tcp）反向積分時間t2：0-2000tcp每個a/

6、d 轉(zhuǎn)換周期為4000tcp，折合16000t0需作幾點說明：a) 自動調(diào)零時間是可變的，必須等上一次反向積分結(jié)束后才開始。舉例說明，若在0-1850tcp 時間內(nèi)完成反向積分（t2-1850tcp），就從1851tcp-3000tcp 的時間內(nèi)自動調(diào)零，此時調(diào)零時間為3000tcp -1851tcp=1149tcpb) t1 是固定不變的，t2 則隨vin 的大小而變化，因為t1/tcp=1000，選基準(zhǔn)電壓=vref=100.0mv，所以由式（1.4）得到 （1.5）即 vin=0.1n （1.6）只要將小數(shù)點定在十位后邊便可直讀結(jié)果。滿量程時n=2000，vin=vm，由式（1.4）可導(dǎo)

7、出滿量程電壓vm與基準(zhǔn)電壓的關(guān)系式vm=2vref （1.7）顯然，當(dāng)vref=100.0mv 時，vm=200mv，verf=1000mv 時，vm=2v。式（1.7）對icl 系列3 1/2 位a/d 轉(zhuǎn)換器均適用。3 1/2 位dvm，dmm 的最大顯示值為1999，滿量程時將顯示過載符號“1”。c) 上述定時關(guān)系由7106 本身特性所決定，外界無法改變。d) 為提高雙積分?jǐn)?shù)字儀表抑制工頻干擾的能力，所選采樣時間t1 應(yīng)為工頻周期的整倍數(shù)。利用正向積分階段對輸入電壓取平無均的特點，即可消除外界引入的工頻干擾。我國采50hz 交流電網(wǎng)，其周期為20ms，應(yīng)選t1=n20ms （1.8）式中

8、n=1，2，3。n 愈大，對串模干擾的抑制能力愈強(qiáng)，但a/d 轉(zhuǎn)換時間延長，測量速率降低，例如可取時鐘頻率f0=40khz，即t1=1000tcp=100ms，恰是20ms 的5 倍，歐美國家采用60hz 交注電網(wǎng)，周期是16 2/3ms。為抑制60hz 干擾，可選f0=33 1/3khz，40khz，48khz，60khz 等。實際上考慮到交流電網(wǎng)的頻率也會有一定波動（例如在500.5hz 范圍內(nèi)變化），一般情況下并不要求時鐘頻率嚴(yán)格等于規(guī)定值，允許有一定的偏差。但時鐘頻率的穩(wěn)定性應(yīng)盡量高，否則在t1，t2 兩個時間內(nèi)tcp 不等，會影響轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度。數(shù)字電路數(shù)字電路亦稱邏輯電路，icl710

9、6 數(shù)字電路如圖2 所示，數(shù)字電路如圖2 所示，數(shù)字電路主要包括8 個單元電路（1）時鐘振蕩器，（2）分頻器，（3）計數(shù)器，（4）鎖存器，（5）譯碼器，（6）異或門相位驅(qū)動器，（7）控制邏輯，（8）3 1/2 位lcd 顯示器，圖中虛線框內(nèi)表示7106 的數(shù)字電路，框外是外圍電路。1、雙積分a/d 轉(zhuǎn)換器采用tsc7106 型cmos 單片3位雙積分式a/d 轉(zhuǎn)換器，基本量程按200mv 設(shè)計.在原理圖中，由r10、c8 與7106內(nèi)部的反相器f1、f2 構(gòu)成兩級反相式阻容振蕩器.實取r10=100k，c8=100pf，代fo0.45/rc 得到時鐘頻率f045.5khz.可近似取48khz.

10、進(jìn)而計算出儀表的測量速率f0/1600048khz/16000=3 次/秒基準(zhǔn)電壓由r12、vr1、r13 組成的分壓器.仔細(xì)調(diào)整電位器vr1，可使vref=1000.0mv.因為基準(zhǔn)電壓源e.（v+-com）的典型值為2.8v,當(dāng)vr1 的滑動觸頭移至最下端a 點時va=r13/（r12+vr1+r13）*e0=900/（30k+200+900）*2.8v=81.1mv而rp1 調(diào)至最上端b 點時vb=（vr1+r13)/（r12+vr1+r13）*e0=(200+900)/（30k+200+900）*2.8v=134.4mv所以vr1 的電壓調(diào)節(jié)范圍是81.1-134.4mv,從中可以調(diào)出

11、vref=100.0mv.r08、c05 組成輸入端的高頻阻容濾波器，濾除高頻干擾，r08 還起限流作用.c04 是自動調(diào)零電容，c03 為基準(zhǔn)電容.r09、c07 分別是積分電阻和積分電容. 3 1/2 位液晶顯示器的型號為fi0092，除數(shù)字顯示外，還有負(fù)極性標(biāo)志符顯示.7106 的段驅(qū)動端（2-19 腳，22-25腳）、負(fù)極性驅(qū)動端pol（20 腳）和背電極端bp（21 腳），經(jīng)導(dǎo)電橡膠條依次接至lcd 的相應(yīng)引腳.2、自動關(guān)機(jī)及低電壓指示電路自動關(guān)機(jī)電路由電源開關(guān)k2、電解電容器c01、單運放tl2904（ic2）、npn 型晶體管9014（q2）、pnp 型晶體管9015（q1）所組

12、成.tl2904 接成電壓比較器，q1 起開關(guān)作用，q2 是推動管.電路的工作原理分析如下：當(dāng)電源開關(guān)k2 撥至off 位置時，手動關(guān)機(jī).9v 電池e 向c01 迅速充電，直到vc01=e.k2 撥于on 時接通電源.此時ic2同相輸入端（腳3）的電壓v3=vc01.反相輸入端（腳2）的電壓由下式?jīng)Q定：v2=r03/(r01+r03)*e=220k/(1m+220k)*e=e/6 (2.1)隨著c01 向r05 持續(xù)放電,vc01 逐漸降低,有公式vc01)=ee-t/r05c01 (2.2)式中，t 為放電時間.令e=9v，代入式（2.1）中得到v2=1.5v，v2 即電壓比較強(qiáng)的參考電壓.

13、顯然，當(dāng)vc01v2 時，ic4輸出高電平，q2 導(dǎo)通，進(jìn)而使q1 導(dǎo)通.電池e 經(jīng)過q1 的e-c 電極加至tsc7106 等的v+端，芯片正常工作.e 還經(jīng)過d02給ic4 供電，d02 起隔離作用，避免vc01 與e 互相影響.當(dāng)vc011.5v 時，ic4 翻轉(zhuǎn)，輸出低電平，令q2 和q1 截止，切斷v+的供電線路，使儀表停止工作.由此可見，r05和c01 在電路中起“定時器”的作用：關(guān)機(jī)后c01 充電，開機(jī)后c01向r05 放電，放電時間常數(shù)t=r05c01 決定自動關(guān)機(jī)時間的長短.將vc01（t）=1.5v，e=9v，r05=10m，c01=47uf 一并代入式（2.2），很容易計

14、算出自動關(guān)機(jī)電路的供電時間.因為1.5=9e-t/10m47u故 t=470ln6=842s14min這表明，儀表大約工作14 分鐘之后即可自動關(guān)機(jī).若需重新測量，應(yīng)先將k2 撥至off，再次對c01 充電，然后把k2撥回on，就可以繼續(xù)使用.分析式（2.2）可知，增大r60 的阻值，能增加工作時間；反之，減少r05 的阻值就縮短了工作時間.例如取r05=5.1m時，經(jīng)大約7 分鐘就自動關(guān)機(jī).3、直流電壓測量電路利用電阻分壓器可將基本量程為200mv 的表擴(kuò)展成五量程直流數(shù)字電壓表，五個電壓量程分別是200mv、2v、20v、200v、1000v.圖2.2 中r21-r26 為分壓電阻，均采用

15、誤差為0.5%的精密金屬膜電阻.分壓器的總阻值為1m，各檔的分壓比由量程選擇開關(guān)s2 來控制.需要說明兩點：(1)為節(jié)省數(shù)字萬用表中的元件，通常是借用多量程直流數(shù)字電壓表的分壓電阻作為數(shù)字歐姆表的標(biāo)準(zhǔn)電阻.對dt9205a 而言，直流電壓為5 檔，電阻卻為6 檔，因此至少需用6 只分壓電阻.鑒于200mv 檔分壓電阻達(dá)9.0m，選用配對電阻r21 和r22，二者串聯(lián)可獲得9.0m的高阻.1000v 檔分壓電阻值應(yīng)為1k（r26），該檔的分壓比為1k/10m=1/10000,r65 還兼作200檔的標(biāo)準(zhǔn)電阻.（2）各電壓檔的輸入電阻均為10m.這是考慮到tsc7106 的輸入電阻rin=1010

16、=10000m（典型值），在設(shè)計多量程數(shù)字電壓表時，一般選儀表的輸入電阻rin=0.001rin=10m，使rinrin，故可完全忽略rin 對信號的分流作用.4直流電流測量電路當(dāng)被測電流iin 流過分流電阻時可產(chǎn)生電壓降，以此作為200mv 基本表的輸入電壓vin，即可實現(xiàn)i/v 轉(zhuǎn)換，利用數(shù)字電壓表顯示出被測電流的大小.再通過量程選擇開關(guān)擴(kuò)展成多量程直流數(shù)字電流表.dt9205a 的4 個dca 量程依次是：2ma、20ma、200ma、和20a 檔單獨使用一個輸入插孔，不經(jīng)過選擇開關(guān).分流器由r60-r63 及rcu 組成，總阻值為1k.其中，r61-r63 選用精密金屬膜電阻（誤差為0

17、.3%）.因20a 的工作電流很大，故分流電阻使用一根錳銅絲電阻，其冷態(tài)阻值用電橋校準(zhǔn)為0.01.在圖2.2 中，fu 是0.5a/250v 的快速熔絲管，起過流保護(hù)作用.d13、d14 組成又向限幅二極管，作過壓保護(hù)作用. 當(dāng)輸入電壓低于硅二極管的正向?qū)妷簳r，二極管截止，對測量并無影響.一旦vin0.6-0.7v，二極管迅速導(dǎo)通，從而限制了儀表的輸入電壓.應(yīng)當(dāng)指出的是20a 檔未加保險裝置，因此用該檔測量最大輸入電流（20a）的時間不得超過15s，以免損壞錳銅絲電阻及線路板上的印制線。5、交流電壓測量電路該表采用平均值響應(yīng)的ac/dc 轉(zhuǎn)換電路，5 個交流電壓量程依為200mv、2v、2

18、0v、200v、750v（有效值）.現(xiàn)將最高量程定為750v，是因為量程選擇開關(guān)（轉(zhuǎn)盤上的觸片開關(guān)）s2 的耐壓值為1000v，該檔的最大峰值電壓vp= 2 750=1060v，同1000v 已經(jīng)很接近.測量交流電壓時仍借用直流電壓檔的分壓器.利用低漂移雙運放tc2904 中的一組運放二極管d03，組成平均值響應(yīng)的線性半波整流電路.這種電路可避免二極管在小信號整流時引起的非線性誤差，使輸入電壓vin（rms）與輸出電壓v0（平均值）成線性關(guān)系，適于測量0-200mv 的弱交流電壓.對半波整流而言，正弦波電壓有效值與平均值的關(guān)系為vrms=2.22v.這就要求電路的電壓放大倍數(shù)必須大于2.22倍

19、，才有調(diào)整的余量.電路中的r29、r30 是負(fù)反饋電阻，可將ic3 偏置在線性放大區(qū)，同時控制運放的增益.現(xiàn)取r29=r30=100k，ic3 同相端的輸入電阻r31=100k，故電壓放大倍數(shù)為kv=1+(r29+r30)/r31=1+(100k+100k)/100k=32.22(倍)上式所得符合電路設(shè)計要求.需要注意的是ic3b 作同相放大器使用，目的在于提高其輸入阻抗，減小對輸入信號的衰減.盡管tc2904 屬于低漂移運放，但考慮到ac/dc 轉(zhuǎn)換器的輸入電壓很弱，即使漂移電壓很小，也可能造成測量誤差，因此，需通過c10 和c11 起隔直作用，不讓直流成分（包括ic3 的漂移電壓）進(jìn)入整流

20、濾波電路.在正半周時d03 導(dǎo)通，d04 截止，ic3 的輸出電流途經(jīng)c10d03r29r40vr2地（com 端），并經(jīng)過r28 對c09 進(jìn)行充電.負(fù)半周時d05 導(dǎo)通，d03 截止，電流途經(jīng)地vr2r40d04c105ic3.此時c09 緩慢地放電，放電時間常數(shù)t=rinc6.rin是tsc7106 的輸入電阻，其阻值極高，典型值達(dá)1010，故可認(rèn)為c09 兩端電壓仍維持不變.由r28 和c09 組成的平滑濾波器可濾掉交流紋波，高頻干擾信號則由r37、c12 構(gòu)成的高頻濾波除，從而獲得穩(wěn)定的平均值電壓v0.再由tsc7106 對v0 進(jìn)行a/d 轉(zhuǎn)換.vr2 是交流電壓檔的校準(zhǔn)電位器，調(diào)

21、整vr2 可使整個ac/dc 轉(zhuǎn)換器的電壓放大倍數(shù)為2.22 倍，令儀表直接顯示出被測電壓的有效值.r6 在電路中起保護(hù)作用.負(fù)半周時，d04 為反向電流提供通路，c13 是運放的頻率補(bǔ)償電容.r29和c13 還為d05 提供一個合適的偏置電壓，以減小ac/dc 轉(zhuǎn)換器對小信號進(jìn)行放大時的波形失真.6、交流電流測量電路在直流電流檔的基礎(chǔ)上再增加ac/dc 轉(zhuǎn)換電路，就構(gòu)成6 量程交流數(shù)字電流表，其原理不贅述.7、電阻測量電路采用比例法測量電阻.此時需將原來的基準(zhǔn)電壓電路斷開，tsc7106 內(nèi)部的2.8v 基準(zhǔn)電壓源經(jīng)過r64、d15，提供測試電壓vtest=vd100.7v.標(biāo)準(zhǔn)電阻r0（即

22、電路中的r21-r26）正溫度系數(shù)熱敏電阻ptc，與被測電阻rx 構(gòu)成串聯(lián)電路.以r0 上的壓降作為7106 的基準(zhǔn)電壓，rx 上的壓降則作為7106 的輸入電壓.因為vrx/vr0=rx/r0所以rx=r0/vr0*vrx=r0/vr0*vin (2.3)式中，比值r0/vr0 為一定值，因此rx 僅與vrx（即vin）成正比，這就是比例法測量電阻的原理.電阻檔的保護(hù)電路由晶體管q3（9013）和正溫度系數(shù)熱敏電阻ptc 以及限流電阻r08 所組成.這里是將q3 的集電結(jié)短接，利用其發(fā)射結(jié)反向電壓約為5.8-78v 的特性，代替穩(wěn)壓管作過壓保護(hù).ptc 則是過流保護(hù)元件.當(dāng)不慎誤用電阻檔測量

23、220v 交流電壓時，電壓經(jīng)ptc 加到q3 上，使q3 反向擊穿（軟擊穿）.由于ptc 的初始電阻很低，常溫下僅550，所以它上面通過的電流很大，使ptc 迅速發(fā)熱，電阻值急劇增大，對q3 起到限流保護(hù)作用，使之不會轉(zhuǎn). 人硬擊穿而燒毀，進(jìn)而保護(hù)了tsc7106 不致?lián)p壞.具體講，在交流電壓的正半周，q3 反向擊穿，將vref-com 之間的電壓箝位于6v 左右.在負(fù)半周，q3 正向?qū)ǎ职裿ref-com 之間的電壓箝制在0.6-0.7v 左右.需要說明的是，220v 電壓雖可通過r08，加至in+端，但由于r08 的阻值（im），能將輸入電流限制在220ua 以內(nèi)，加之tsc7106

24、的模擬輸入端內(nèi)部設(shè)有過壓保護(hù)電路，可承受1000v 的瞬間電壓，因此只要保護(hù)電路正常動作，就不會損壞芯片.綜上所述，ptc 和q3 的保護(hù)作用可歸納成兩條，一是為220v 交流電源的電流提供一條通路，使之不流入icl7106中；二是對vref-com 之間的電壓進(jìn)行箝位.in+端主要由r08 作限流保護(hù).為了抑制外界干擾信號，同時也降低q3 在反向擊穿時產(chǎn)生的器聲電壓。8、二極管和蜂鳴器檔利用7106 內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓源e.向被測二極管提供2.8v 的測試電壓，使正向接法的二極管導(dǎo)通，正向工作電流if1ma.導(dǎo)通壓降vf 經(jīng)過r21、r22 構(gòu)成的分壓器再衷減10 倍之后，就作為7106 的輸入

25、電壓.此時基準(zhǔn)電壓vref 仍為100.0ma，但儀表量程已擴(kuò)展為2v，故可顯示出被測二極管的正向壓降vf 值.該檔還用來檢查線路的能斷，亦可稱之為蜂鳴器檔.9205a 的原理圖中的ic3（tc2904）作電壓比較器使用，其同相輸入端（腳3）加參考電壓v3，容易求出 v3=r39/(r38+r39)*e=30k/(2m+30k)*28=0.064v反相輸入編（腳2）則施以比較電壓v2，設(shè)二極管d3 的導(dǎo)通壓降vd3=0.7v，未接rx 時v2=(r34+r372)/(r14+r35+r34+r37)*(e0*vd3)=(900k+100k)/(100+2k+900k+100k)*(2.8-0.

26、3)2.1v由于v3v2，故比較器在常態(tài)下輸出低電平.當(dāng)v/插口與com 插口之間接被測線路電阻rx 時，若rx70（例如設(shè)rx=60）時，腳2 的電壓變成（忽略r34 和r37 的并聯(lián)影響）v2=rx/(r14+r35+rx)*(e0-vd3)=60/(100+2k+60)*(2.8-0.7)=0.058v因為v2v3，所以比較器翻轉(zhuǎn)，ic3a 輸出高電平.二極管檔的保護(hù)電路由d7、d8和r35 組成，q4、r14、r15、r16及陶瓷晶片組成的音頻振蕩電路，由ic3a 組成的電壓比較器翻轉(zhuǎn)輸出大于2.6v 的電壓時，陶瓷晶片發(fā)出聲響以表示被測線路接通.當(dāng)rx70時，蜂鳴器不發(fā)聲。需要說明兩

27、點：(1)采用電阻檔檢查線路通斷時，既要注意被測線路和表筆，還必須觀察lcd 顯示出的電阻值來判斷線路的通斷，使用很不方便，況且受儀表測量速率所限，測量時費工費時.使作蜂鳴器檔，眼睛可以關(guān)注被測線路及表筆，僅憑聽覺就能迅速判斷線路是否接通，使用非常方便.在對多根導(dǎo)線區(qū)分線號時尤為迅速、簡捷.(2）與基本測量檔不同，蜂鳴器檔屬于附加功能測試檔，因此該檔不規(guī)定準(zhǔn)確度指示，只給出通、斷發(fā)聲的大致范圍.對dt9205a 而言，規(guī)定rx70時蜂鳴器發(fā)聲，也只是個大致范圍，允許有一定的偏差.根據(jù)理論計算，僅當(dāng)rx65時，蜂鳴器才能發(fā)聲.考慮到電阻元件值存在一定誤差，并且vd30.7v，故大致規(guī)定70為發(fā)聲

28、界限 .假定某塊dt9205a 在rx65時發(fā)聲，也應(yīng)該視為合格.9、測量晶體管hfe 的電路利用該檔的hfe 的插口，能夠測量小功率pnp 或npn 型晶體管的hfe，測量范圍是0-1000 倍.以pnp 管為例，將被測管的e、b、c 電極按順序插入e、b、c 插孔時，c 極接通v+，由7106 的e0 提供2.8v 的集電極電壓.測試電路屬于共發(fā)射接法.r42 和r43（均為220k）為固定編置電阻，所提供的基極電流ibe0/r432.8v/22k10ua.發(fā)射極經(jīng)r41（10）接模擬地com.r41 是取樣電阻，由它實現(xiàn)i/v 轉(zhuǎn)換，將發(fā)射極電流ie 轉(zhuǎn)換成儀表輸入電壓vin.因為hfe

29、ic/ib （2.4）ie=ic+ibic （2.5）所以 vin=ier41icr27=hfeibr41 （2.6）將ib=10ua， r41=10代入式（2.6）中整理后得到hfe=10vin （2.7）顯然，若選用200mv 檔（去掉小數(shù)點）并將vin 的單位取mv，即可直 讀hfe 值.由于hfe 插口的輸出電流有限，通常規(guī)定ic10ma，因此hfe 檔的測量范圍是0-1000 倍.hfe1000 時，e0 明顯降低，測量誤差會增大.當(dāng)hfe2000時，儀表溢出.使用hfe 檔時應(yīng)注意下列事項：(1)hfe 插口共有8 個插孔.以pnp 為例，整排的兩個e 孔在內(nèi)部連通，使用時可任選其

30、中一個e 孔.設(shè)置兩個e孔只是為了測量方便.（2）晶體管的hfe 值與測試條件有關(guān).鑒于被測管在低電壓、小電流條件下工作，并且式（2.4）中未考慮穿透電流iceo 等因素的影響，因此測量結(jié)果僅供參考.hfe 檔的優(yōu)點在于測量簡便、迅速、安全，特別適合于業(yè)余條件下挑選晶體管，進(jìn)行晶體管配對.（3）設(shè)計pnp 管測量電路時，需要改變電源電壓e0 的極性，只需將r42 和r43 的位置進(jìn)行互換，改變其在晶體管測量電路中的位置即可。9、電容測量電路早期數(shù)字萬用表產(chǎn)品（例如dt9205a）采用脈寬調(diào)制（pwm）法測量電容量.其設(shè)計思想是利用被測電容器cx 的充放電過程來調(diào)制頻率為一定的脈沖波形，使其占空

31、比d 與cx 成正比.再經(jīng)過濾波電路取出其直流電壓vo，送至a/d轉(zhuǎn)換器中.顯然，其變化規(guī)律為：cxdvo，反之亦然.從而完成了c/dcv 的轉(zhuǎn)換過程，將被測電容量變成直流電壓，例如，dt890a 型數(shù)字萬用表電容檔的電路，即采用此種方案.脈寬調(diào)制法測電容的缺點是，每次測量之前必須手動調(diào)零，給操作人員帶不不便.此外，測量準(zhǔn)確度較低.新型數(shù)字萬用表普遍采用容抗法測量電容，實現(xiàn)了自動調(diào)零.其設(shè)計思想是，首先利用頻率約為400hz 的正弦波信號將cx 變成容抗xc，然后進(jìn)行c/acv 轉(zhuǎn)換，反xc 量轉(zhuǎn)換成交流信號電壓，再經(jīng)過ac/dc 轉(zhuǎn)換器取出平均值電壓vo，送至a/d 轉(zhuǎn)換器.顯然vo 與cx

32、 成正比，只要合理設(shè)計并適當(dāng)調(diào)節(jié)電路參數(shù)，即可直讀電容量.容抗法測量電容的主要優(yōu)點是電容檔能自動調(diào)零，使測量過程大為簡化，縮短了測量時間；測量準(zhǔn)確度亦得到提高.因此，新設(shè)計定型的dt890c+、dt930f+、dt970、dt980、dt1000 型數(shù)字萬用表均采用該設(shè)計方案.dt9205a 的電容測量電路由ic4 組成，采用雙運放電路.其中，ic4b 和r51、c15、r56、c14 構(gòu)成文氏橋振蕩器.振蕩頻率由下式確定f0=1/2rc （3.6）現(xiàn)取r1=r12=r=39.2k，c8=c9=c=0.01uf，代入上式f0=1/（2*39.2k*0.01uf）=406hz400hz文氏橋振蕩

33、器的輸出波形為正弦波.ic4c 是一級反相輸入的緩沖放大器.其電壓增益為a2b=-（r54+vr3）/r55式中，vr3 為電容檔校準(zhǔn)電位器，調(diào)節(jié)vr3 可以改變ic4c 的電壓增益.ic4a 是一級反相輸入電壓放大器.它與ic4c 的不同之處主要有兩點：第一，其負(fù)反饋電阻rf（亦即電路中的r48、r44-r47）的阻值依電容量程而定；第二，這里是把被測電容的容抗xc 作為運放的輸入電阻.眾所周知，電容器的容抗與頻率、電容量之間存在下述關(guān)系式：xc=1/2fcx （3.8）這表明，當(dāng)頻率f 一定時，容抗xc 與電容量cx 成反比.下面以2uf 檔為例，分析該檔的電壓增益.ic4d 的電壓增益為

34、a4d=-（rf/xc=-（r48+r47）/fcx=2f（r48+r47）cx （3.8）因此，ic4c 和ic4d 總的電壓增益為a=a4c*a4d=2f（r54+vr3）（r48+r47）/r55*cx （3.10）若設(shè)ic4c、ic4d 的輸出電壓有效值分別為vo4c 和vo4d，則vo4d=2f（r54+vr3）（r48+r47）/r55*cx （3.11）令k=2f（r54+vr3）（r48+r47）/r55，上式可化簡為vo4d=kcx （3.12）這表明vo4d 與cx 成正比，從而實現(xiàn)了c/acv 的轉(zhuǎn)換.ic4c 為有源帶通濾波器，它只允許400hz 信號通過，可濾掉其他頻

35、率的雜波干擾，使ic4c 的輸出電壓vo4c 為400hz 正弦波.vo4c 再經(jīng)過ic2904完成ac/dc 轉(zhuǎn)換，獲得平均值電壓v0，送給a/d 轉(zhuǎn)換器，這就是容抗法測量電容的設(shè)計原理.綜上所述，測量電容的過程可大致歸納成：文氏橋振蕩器c/ac 轉(zhuǎn)換器ac/dc 轉(zhuǎn)換器a/d 轉(zhuǎn)換器最后需說明幾點：（1）r44-r48 均為ic4da 的負(fù)反饋電阻rf.但在轉(zhuǎn)換電容量程時，rf 的阻值按照10 倍率的關(guān)系來改變.舉例說明，在2000pf/2nf 檔，rf=r48+r47+r45+r46+r44=1m；而在20nf 檔，rf=r48+r47+r46+r45=100k，即rf/ rf=10.其

36、余電容檔依此類推.其原因是，當(dāng)cx 從2000pf 增加到20nf，容抗值xc 下降了10 倍.由式（3.2.11）可知，vo4a 乃至vo亦會相應(yīng)地增大10 倍.可是a/d 轉(zhuǎn)換器的基本量程業(yè)已確定為200mv，如果不降低20nf 檔的電壓增益，其最大輸出電壓將達(dá)2v，必然使儀表嚴(yán)重過載，無法測量.由式（3.9）還可推導(dǎo)出ic4d 電壓增益的另一表達(dá)式：a4da=-rf/xc=-2frfcx （3.13）因此，在cx 增加到10 倍（由2000pf20nf）的同時，只要將rf 的阻值減小到原來的1/10（由1m100k），就能保證a4d 不變，亦即電容檔的總增益不變，使a/d 轉(zhuǎn)換器始終工作

37、在200mv 基本量程上（對應(yīng)于2000pf 電容檔）.這樣既實現(xiàn)了量程擴(kuò)展，又簡化了電路設(shè)計.若設(shè)2000pf 檔的負(fù)反饋電阻值為1，則20nf、200nf、2uf、20uf電容檔的負(fù)反饋電阻就依次為1/10、1/100、1/1000 和1/10000，量程卻以10、100、1000、10000 的倍率遞增，使a4a 始終保持不變.（2）由于ic4 均工作于交流狀態(tài)，不存在零點漂移，而ac/dc 轉(zhuǎn)換器的漂移電壓可忽略不計（已加隔直電容），況且tsc7106 型a/d 轉(zhuǎn)換器本身具有自動調(diào)零之功能，因此電容檔不需要加手動調(diào)零電位器.電路中的rp1 電位器只是用以校準(zhǔn)電容檔的，一經(jīng)調(diào)好就不再變

38、動.（3）d9-d12 分別為電容輸入插孔兩側(cè)的過壓保護(hù)二極管，其作用是將vo2c 的最大輸出電壓（峰值）以及vi4d 的最大輸入電壓（峰值）限制在0.7v 左右，保護(hù)運放不致?lián)p壞.此外，盡管電容檔不允許測量帶電的電容器，然而實際上卻可能發(fā)生這種誤操作，此時上述二極管可為被測電容器提供放電回路，在一定程度上能起到保護(hù)作用.2.1數(shù)字萬用表原理及框圖由功能、量程選擇, 參數(shù)轉(zhuǎn)換電路，icl7106集成電路, 液晶顯示器4個部分組成的。2.1.1功能、量程選擇可進(jìn)行直流（200mv、2v、20v、200v、1000v）、交流電壓（200mv、2v、20v、200v、750v）、電流、電阻（200、

39、2k、20k、）、電容、晶體管的測量。功能、量程選擇由手動轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)。2.1.2參數(shù)轉(zhuǎn)換電路通常被測量參數(shù)除了直流電壓無需轉(zhuǎn)換，其他被測量都須經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的直流電壓，然后送人icl7106，最后得到顯示結(jié)果。數(shù)字萬用表的各類轉(zhuǎn)換電路一般由一些分壓或分流電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，而交直流轉(zhuǎn)換電路由有元器件(二極管)等實現(xiàn)，數(shù)字表的功能和量程選擇由轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)。2.1.3 icl7106集成電路icl7106是把雙積分式ad轉(zhuǎn)換，七段譯碼，lcd顯示驅(qū)動，基準(zhǔn)源和時鐘等電路都集成在同一塊芯片上的集成電路，它有40個引腳，采用雙列直插式封裝。2.2直流電壓檔的計算機(jī)仿真及曲線2.2.1 pspice

40、仿真的方法pspice的簡介電路仿真程序 pspice a/d模擬計算程序是pspice a/d也叫做電路仿真程序，它是軟件核心部分。在pspice 4.1版本以上，該仿真程序具有數(shù)字電路和模擬電路的混合仿真能力。它接收電路輸入程序確定的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和原器件參數(shù)信息，經(jīng)過原器件模型處理形成電路方程，然后求解電路方程的數(shù)值解并給出計算結(jié)果。優(yōu)越性如下：一、在對模擬電路進(jìn)行直流、交流和瞬態(tài)等基本電路特性分析的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了蒙特卡羅分析、最壞情況分析以及優(yōu)化設(shè)計等較為復(fù)雜的電路特性分析。二、不但能夠?qū)δM電路進(jìn)行，而且能夠?qū)?shù)字電路、數(shù)/?；旌想娐愤M(jìn)行仿真。三、集成度高，電路圖繪制完成后可直接進(jìn)行電

41、路仿真，并且可以隨時分析觀察仿真結(jié)果 。pspice軟件具有強(qiáng)大的電路圖繪制功能、電路模擬仿真功能、圖形后處理功能和元器件符號制作功能，以圖形方式輸入，自動進(jìn)行電路檢查，生成圖表，模擬和計算電路。它的用途非常廣泛，不僅可以用于電路分析和優(yōu)化設(shè)計，還可用于電子線路、電路和信號與系統(tǒng)等課程的計算機(jī)輔助教學(xué)。與印制版設(shè)計軟件配合使用，還可實現(xiàn)電子設(shè)計自動化。被公認(rèn)是通用電路模擬程序中最優(yōu)秀的軟件，具有廣闊的應(yīng)用前景。 2.2.2直流電壓檔的計算機(jī)仿真圖形及曲線2.2.3直流電壓檔的計算機(jī)仿真圖形及曲線2.2.4直流電流檔的計算機(jī)仿真圖形及曲線三.萬用表的制作與體會3.1制作的步驟，技巧3.1.1元器

42、件的識別元件列表電容值識別法電容的常用單位為pf(皮法),nf(納法),uf(微法)。大多數(shù)電容的電容值是直接打印在電容上的，部分電容的電容值是按下列方法打印在電容上，電容的最大耐壓也打印在電容上。3.1.2安裝下列所有的安裝步驟，在沒有特別指明的情況下，元件必須從線路板正面裝入。線路板上的元件符號圖指出了每個元件的位置和方向，根據(jù)本指導(dǎo)說明書只推薦使用63/37 鉛錫合金松香心焊錫絲。1、轉(zhuǎn)盤裝觸片：將觸片裝到觸片橫條上，注意安裝順序和位置（如下圖所示）2、轉(zhuǎn)盤圈裝螺母：直接把4 個m2的螺母套入裝盤圈的相應(yīng)位置。3、裝轉(zhuǎn)盤（將轉(zhuǎn)盤套入轉(zhuǎn)盤圈中）：先將彈簧和鋼珠粘上凡士林，安裝到轉(zhuǎn)盤圈凸起的

43、小方塊，將已裝好觸片的內(nèi)轉(zhuǎn)盤斜插入轉(zhuǎn)盤圈中，在凸起的部分蓋上壓片。（小壓片的作用是防止彈簧與線路板磨擦造成不良，防止彈簧彈出）注意在安裝彈簧、鋼珠和壓片時一定要粘凡士林否則不易安裝。裝好的裝盤應(yīng)該是裝盤上的倒扣位于裝盤。4、轉(zhuǎn)盤安裝到線路板上：觸片朝下。然后將轉(zhuǎn)盤扣入線路板，先拿好轉(zhuǎn)盤，否則鋼珠和彈簧會彈出。5、鎖轉(zhuǎn)盤：將轉(zhuǎn)盤與線路板對準(zhǔn)后用4 個2*8 的機(jī)制螺絲鎖上，在鎖時最好對角先鎖這樣轉(zhuǎn)盤比較容易固定。6、安裝液晶總成：先把2 個m2 的螺母套入厚片孔中，放到一旁，在將薄片放置在線路板上，從線路板下方反向穿入2*8 的螺絲然后再溝槽中放入導(dǎo)電膠，導(dǎo)電膠條的導(dǎo)電部分（黑色）和線路板上的金

44、手指接觸。其次將液晶總成中的電纜紙?zhí)紬l部分和導(dǎo)電膠條接觸，面向下最后放大壓框，然后鎖緊螺絲即可。7、將液晶總成套入前蓋，鎖上折疊彈片，搖動液晶，就可以選擇觀察液晶的角度了。8、裝旋鈕，先把9v 電池扣上，打開開關(guān)，如果顯示器上顯示出“1”是電阻擋，那么旋鈕箭頭豎標(biāo)向上撥到基本擋200mv，如果顯示器顯示出“0”是電容擋旋鈕箭頭豎標(biāo)向下。9、鎖線路板：用1 個3*8 的自攻螺絲鎖上，蓋上后蓋鎖上3 個3*12 自攻螺絲即可。原理圖：3.2焊接調(diào)試的個人體會在焊接過程中，遇到了各種各樣的問題。首先檢查工具是否齊全。然后利用標(biāo)準(zhǔn)萬能表測量每一個電阻，看電阻阻值是否與標(biāo)準(zhǔn)值相同。在焊接之前檢查烙鐵頭是

45、否松動，如果松動要將其扭緊，必須清理烙鐵頭上殘留的焊錫，再對烙鐵頭進(jìn)行加熱。將電烙鐵靠在元件腳和焊盤的結(jié)部。若烙鐵頭上帶有少量焊料，可使烙鐵頭的熱量較快傳到焊點上。將焊接點加熱到一定的溫度后，用焊錫觸到焊接件處，熔化適量的焊料；焊錫絲要從烙鐵頭的對稱側(cè)加入。焊錫絲適量熔化后迅速移開（向上提）焊錫絲；當(dāng)焊接點上的焊料流散接近飽滿（避免出現(xiàn)假焊），助焊劑尚未完全揮發(fā)，也就是焊接點上的溫度適當(dāng)、焊錫最光亮、流動性最強(qiáng)的時刻，迅速移開電烙鐵。焊錫冷卻后，剪掉多余的焊腳，就得到了一個理想的焊接了。在焊接插件的過程中注意不要把兩個焊接點焊接連在一起。在焊接晶體管測試座的時候要注意晶體管測試座的塑料部分，不能讓其融化（焊接的時候應(yīng)該間隔兩個焊接點焊接）。焊接電容和二極管的時候要小心，不要焊接反了。在插件完成后，先用一塊軟墊或海綿覆蓋在插件的表面，反轉(zhuǎn)線路板，用手指按住線路板在進(jìn)行焊接，或者在每插一個零件后，將零件的兩只腳掰開，這樣在焊接線路板時，零件才不會從線路板上掉下來。開關(guān)、電容插座、電源線、輸入插座的焊接，應(yīng)當(dāng)逐一進(jìn)行。3.3 質(zhì)量檢查的方法3.3.1校準(zhǔn)、測試：a/d 轉(zhuǎn)換器校準(zhǔn)將被測儀表的撥盤開關(guān)轉(zhuǎn)到20v 檔位，插好表筆；用另一塊已校準(zhǔn)儀表做監(jiān)測表，監(jiān)測一個小于20v 的直流電源（例如9v 電池），然后用該電源校準(zhǔn)裝配好的儀表，調(diào)整電位器vr1 直到被校準(zhǔn)表與監(jiān)測表的讀