電工儀表與測量第4章

1、第一節(jié)第一節(jié)第二節(jié)第二節(jié) 第三節(jié)第三節(jié) 第四章 數(shù)字式儀表數(shù)字式儀表 第一節(jié) 數(shù)字式電壓基本表 數(shù)字式電壓基本表的結(jié)構(gòu)方框圖數(shù)字式電壓基本表的結(jié)構(gòu)方框圖 數(shù) 字 部 分 模擬部分 一、數(shù)字式電壓基本表的組成一、數(shù)字式電壓基本表的組成 輸入電路 模擬部分 A/D轉(zhuǎn)換器 基準(zhǔn)電壓源 電源 邏輯控制器 數(shù)字部分 計數(shù)器 譯碼驅(qū)動器 數(shù)字顯示器 時鐘脈沖發(fā)生器 二、二、CC7106CC7106型型A/DA/D轉(zhuǎn)換器簡介轉(zhuǎn)換器簡介 為了對模擬量（如電壓）進(jìn)行數(shù)字化測 量，必須將被測的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量， 我們把完成這種轉(zhuǎn)換的裝置稱為模數(shù) 轉(zhuǎn)換器，即AD轉(zhuǎn)換器。AD轉(zhuǎn)換器 是數(shù)字式電壓基本表的核心。 CC

2、7106 型 A/D 轉(zhuǎn)換器 管腳排列圖 TEST測試端測試端 該端經(jīng)內(nèi)部500電阻接至數(shù)字電路的公 共端，故亦稱為“數(shù)字地”或“邏輯 地”。此端可用來檢查顯示器有無筆段 殘缺現(xiàn)象，具體檢查方法是：將該端與 V+短接后，LCD顯示器的全部筆段點亮， 顯示值應(yīng)為1888，否則表示顯示器有故 障。 CC7106型型AD轉(zhuǎn)換器的主要特點轉(zhuǎn)換器的主要特點 采用單電源供電，電壓范圍較寬，規(guī)定為7 15V。 低功耗。一節(jié)9V疊層電池可使用半年以上。 輸入阻抗高。對輸入信號基本無衰減作用。 內(nèi)部有異或門輸出電路，能直接驅(qū)動LCD液晶顯 示器工作。 具有自動調(diào)零功能，能自動判定被測電壓的極性。 整機(jī)組裝方便。

3、只要配上5個電阻、5個電容和 LCD顯示器，就能組成一塊數(shù)字式電壓表。 三、數(shù)碼顯示器三、數(shù)碼顯示器 數(shù)字式儀表所用的顯示器一般采用發(fā)光二 極管式（LED）顯示器和液晶（LCD）顯 示器。 LED數(shù)碼顯示器是用七個條狀的發(fā)光二 極管組成。特點是發(fā)光亮度高，但驅(qū)動電 流較大（約510mA），功耗大。適用于 安裝式的數(shù)字式儀表。 LED顯示器筆段 液晶顯示器液晶顯示器 特點：工作時所需要的驅(qū)動電壓低（3 10V），工作電流小（A級），可以直 接用CMOS集成電路驅(qū)動。因此被廣泛 應(yīng)用于數(shù)字式儀表、電子表和計算器中。 液晶顯示器屬于無源顯示器件。它本 身不發(fā)光，只能反射外界光線。 液晶顯示器 液晶顯

4、示器必須用交流(頻率在30 200Hz之間的方波)電壓驅(qū)動。若采 用直流驅(qū)動或用直流成分較大的交 流驅(qū)動，將會使液晶材料發(fā)生電解， 出現(xiàn)氣泡而變質(zhì)。 液晶顯示器的外形圖液晶顯示器的外形圖 液晶顯示器的內(nèi)部接線圖 位數(shù)字式電壓表的典型電路圖 2 1 3 數(shù)字式儀表的準(zhǔn)確度數(shù)字式儀表的準(zhǔn)確度 數(shù)字式儀表的準(zhǔn)確度反映了測量結(jié)果與實際值 的一致程度，通常采用以下兩種表示方法。 準(zhǔn)確度（rdg+n個字） 式中rdg表示儀表讀數(shù)值；表示綜合誤差系數(shù)； n表示最后一位數(shù)單位值的n倍。 準(zhǔn)確度（rdgbfs） 式中，fs表示儀表滿度值，b 表示滿度誤差系數(shù)。 數(shù)字式儀表的靈敏度通常用分辨力來表 示，它表示在最

5、低量程末位上的一個字 所對應(yīng)的電壓值。 例如， 位數(shù)字式萬用表200mV擋的最大 顯示值為199.9mV，末位上的數(shù)字1表示 0.1mV，即100V，因此其分辨力為 100V，這比模擬式萬用表高1 000倍。 數(shù)字式儀表的靈敏度數(shù)字式儀表的靈敏度 2 1 3 思考與練習(xí) 何謂數(shù)字式儀表?數(shù)字式儀表的核心是什 么? 數(shù)字式電壓基本表的基本結(jié)構(gòu)由幾部分 組成? A/D轉(zhuǎn)換器的作用是什么? 液晶顯示器是如何發(fā)光的?它為什么不能 用直流電壓驅(qū)動? 返回章目錄 第二節(jié) 數(shù)字式萬用表 數(shù)字式直流電壓表原理 一、數(shù)字式萬用表的組成及工作原理一、數(shù)字式萬用表的組成及工作原理 數(shù)字式萬用表直流電壓測量電數(shù)字式萬

6、用表直流電壓測量電 路是利用分壓電阻來擴(kuò)大電壓路是利用分壓電阻來擴(kuò)大電壓 量程的。量程的。 在計算分壓電阻時，應(yīng)遵照下列原則： 由于數(shù)字式電壓基本表的輸入電阻極大， 故可認(rèn)為輸入端開路。 由于數(shù)字式電壓基本表的最大顯示值是 1999，因此，量程擴(kuò)大后的滿量程顯示 值也只能是1999，僅僅是單位和小數(shù)點 的位置不同而已。 例例4 如圖所示電路，欲將量程 為200mV的數(shù)字式電壓基本表擴(kuò)大 為量程是2V的直流電壓表，若要求 該表輸入電阻為10M（即要求Rsr RV1RV210M），求分壓電 阻的值。 解：先求得分壓比 再求得分壓電阻 分壓電阻RV19M，RV21M。 10 1 2 2 . 0 m

7、IN U U K RV1Rsr RV21019M RV2KRsr=1M 直流電壓測量電路 數(shù)字式直流電流表是由數(shù)字式電壓基本 表和分流電阻并聯(lián)組成的。 數(shù)字式直流電流表原理數(shù)字式直流電流表原理 由于數(shù)字式電壓基本表的輸入阻抗 極高，可視為開路，對電流的分流作用 近似等于零。所以，這里的分流電阻RA 只起到將被測電流 I 轉(zhuǎn)換為輸入電壓的 作用。 例例已知數(shù)字式基本表的電壓量程為Um200mV 0.2V，若要求將電流量程擴(kuò)大為Im10A，求分流 電阻的值。 解：分流電阻值為 02. 0 10 2 . 0 m m A I U R 在數(shù)字式萬用表中，為提高測量交流信 號的靈敏度和準(zhǔn)確度，一般采用先將

8、被 測交流電壓降壓后，經(jīng)線性AC（交流） DC（直流）轉(zhuǎn)換器變換成微小直流電 壓，再送入電壓基本表中進(jìn)行顯示的方 法。 交流電壓測量電路交流電壓測量電路 交流電壓測量電路 AC/DC轉(zhuǎn)換器 利用AD轉(zhuǎn)換器中的2.8V基準(zhǔn)電壓源向被測電阻Rx和 基準(zhǔn)電阻R0提供測試電流I，R0上的壓降U0作為基準(zhǔn)電 壓，Rx上的壓降Ux作為輸入電壓，則 當(dāng)RxR0時，顯示值為1000，當(dāng)Rx2R0時滿量程。 通常，顯示值 以200擋為例，取R0100，并代入上式，顯示值 10Rx，只要將小數(shù)點定在十位，即可直接讀取測量結(jié) 果。 電阻測量電路電阻測量電路 0 X 0 X 0 X R R IR IR U U 100

9、01000 0 X 0 X R R U U 比例法測電阻的原理 電阻測量電路 PNP型晶體管測量電路 NPN型晶體管測量電路 晶體三極管hFE測量電路 對于上述晶體三極管hFE測量電路，由于 測量電源提供的測試電壓低，故僅適用 于測量小功率晶體管。另外，該測量電 路盡管理論上可測得hFE1 999，但hFE值 過大會影響基準(zhǔn)電壓源的穩(wěn)定性，故規(guī) 定被測管的hFE值不宜超過1 000，最好在 500以下。 DT830B型數(shù)字式萬用表面板圖 二、數(shù)字式萬用表的使用二、數(shù)字式萬用表的使用 測量電阻兩端電壓 測量電池電動勢 測量直流電壓 測量交流電壓 測量直流電流 測量電阻 測量二極管的正向電阻 測量

10、二極管的反向電阻 測量二極管 測量三極管 使用數(shù)字式萬用表的注意事項（一）使用數(shù)字式萬用表的注意事項（一） 使用數(shù)字式萬用表之前，應(yīng)仔細(xì)閱讀使用說明 書，熟悉面板結(jié)構(gòu)及各旋鈕、插孔的作用，以 免使用中發(fā)生差錯。 測量前，應(yīng)校對量程開關(guān)位置及兩表筆所插的 插孔，無誤后再進(jìn)行測量。 測量前若無法估計被測量大小，應(yīng)先用最高量 程擋測量，再視測量結(jié)果選擇合適的量程擋。 嚴(yán)禁測量高壓或大電流時撥動量程開關(guān)，以防 止產(chǎn)生電弧，燒毀開關(guān)觸點。 由于數(shù)字式萬用表的頻率特性較差，故只能測量 45500Hz范圍內(nèi)的正弦波電量的有效值。 嚴(yán)禁在被測電路帶電的情況下測量電阻，以免損壞 儀表。 若將電源開關(guān)撥至“ON”

11、位置，液晶顯示器無顯示， 應(yīng)檢查電池是否失效，或熔絲管是否燒斷。若顯示 欠壓信號“”，需更換新電池。 為延長電池使用壽命，每次使用完畢應(yīng)將電源開關(guān) 撥至“OFF”位置。長期不用的儀表，要取出電池， 防止因電池內(nèi)電解液漏出而腐蝕表內(nèi)元器件。 使用數(shù)字式萬用表的注意事項（二）使用數(shù)字式萬用表的注意事項（二） 思考與練習(xí) 數(shù)字式萬用表由哪幾部分組成?各部分的 作用是什么? 試述數(shù)字式萬用表測量電流的原理。 為什么數(shù)字式萬用表測量交流電要用線 性ACDC轉(zhuǎn)換器？線性ACDC轉(zhuǎn)換器 有什么優(yōu)點？ 試述數(shù)字式萬用表測量電阻的原理。 返回章目錄 第三節(jié) 數(shù)字式頻率表 數(shù)字式頻率表的工作方框圖 fU轉(zhuǎn)換器 數(shù)字式 數(shù)字式頻率表工作波形圖 安裝式數(shù)字頻率表 使用頻率表注意事項使用頻率表注意