電工儀表與測量(第五)教案

1、第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表第一節(jié)第一節(jié)第二節(jié)第二節(jié) 第三節(jié)第三節(jié)第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表4-1 4-1 數(shù)字式電壓基本表數(shù)字式電壓基本表1.熟悉數(shù)字式電壓基本表的組成及各部分的作用。2.了解CC7106型A/D轉(zhuǎn)換器的作用和組成。3.了解數(shù)碼顯示器的分類和用途。第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(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第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表

2、 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)生器第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表二、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。 第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表CC7106型A/D轉(zhuǎn)換器管腳排列圖第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表TEST測試

3、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。 第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表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715V。 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。 整機組裝方便。只要

4、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。第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表三、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。 第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表LED顯示器筆段1、發(fā)光二極管式數(shù)碼顯示器、發(fā)光二極管式數(shù)碼顯示器第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表2、液晶顯示器、液晶顯示器

5、 特點：工作時所需要的驅(qū)動電壓低（310V），工作電流?。ˋ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。 第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表液晶顯示器第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表 液晶顯示器必須用交流(頻率在30200Hz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)。 第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表液晶顯示器的外形圖液晶顯示器的外形

6、圖 第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表液晶顯示器的內(nèi)部接線圖第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表位數(shù)字式電壓表的典型電路圖 213第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表液晶顯示器必須用交流(頻率在30200Hz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)。第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表四、數(shù)字式電壓基本表四、數(shù)字式電壓基本表由CC7106型A/D轉(zhuǎn)換器組成的312位數(shù)字式電壓基本表的典型電路如圖416所示。該表量程

7、Um=200mV，稱為基準(zhǔn)擋或基本表。圖中各元件的作用如下:R1、C1為時鐘振蕩器的組成部分。R2、R3組成基準(zhǔn)電壓源的分壓電路。其中R2為可調(diào)電阻，調(diào)整R2可使基準(zhǔn)電壓UREF=100mV。儀表調(diào)好后不得再調(diào)整R2，因為整機測量的準(zhǔn)確度就取決于R2的調(diào)整。R4、C3組成模擬輸入端的阻容濾波電路，用于增強儀表抗干擾和過載能力。第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表C2是基準(zhǔn)電容，C4是自動調(diào)零電容。R5、C5是積分電阻和積分電容。第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表思考與練習(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

8、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?返回章目錄第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表4-2 4-2 數(shù)字式萬用表數(shù)字式萬用表1.了解數(shù)字式萬用表的組成。2.熟悉數(shù)字式萬用表直流電壓測量電路的工作原理。3.熟悉數(shù)字式萬用表直流電流測量電路、交流電壓測量電路、電阻測量電路以及晶體三極管hFE測量電路的工作原理。4.掌握數(shù)字式萬用表的使用方法。第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(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第四章第四章

9、數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表 數(shù)字式萬用表直流電壓測量電路是利用分壓電阻來擴大電壓量程的。1、直流電壓測量電路、直流電壓測量電路第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表在計算分壓電阻時，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。 第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表 例例4 如圖所示電路，欲將量程為200mV的數(shù)字式電壓基本表擴大為量程是2V的直流電壓表，若

10、要求該表輸入電阻為10M（即要求RsrRV1RV210M），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。10122 . 0mINUUKRV1Rsr RV21019MRV2KRsr=1M第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表直流電壓測量電路第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表在計算分壓電阻時，應(yīng)遵循下列原則:1.由于數(shù)字式電壓基本表輸入電阻極大，可視其輸入端開路。2.由于數(shù)字式電壓基本表的最大顯示值是1999，因此，量程擴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。第四章第四

11、章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表 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。2、直流電流測量電路、直流電流測量電路第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表 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。第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表 例例已知數(shù)字式基本表的電壓量程為Um200mV0.2V，若要求將電流量程擴大為Im10A，求分流電阻的值。 解：分流電阻值為 02. 0102 . 0mmAIUR第四

12、章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表 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行顯示的方法。 3、交流電壓測量電路、交流電壓測量電路第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表交流電壓測量電路AC/DC轉(zhuǎn)換器第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表 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

13、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。4、電阻測量電路、電阻測量電路 0X0X0XRRIRIRUU100010000X0XRRUU第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表比例法測電阻的原理 第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表電阻測量電路 第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表為防止誤用歐姆擋測量電流或電壓而損壞儀表，該儀表設(shè)置了由熱敏電阻RT、R16、VT1、VT2組成的過壓保護電路。V

14、T1、VT2接成二極管方式后，再反向串聯(lián)使用。常溫下RT500，一旦出現(xiàn)過壓輸入，RT上的電流增大而發(fā)熱， 其阻值迅速減小， 使VT1反向?qū)ǎ琕T2正向?qū)ǎ?起到限幅保護作用。R16與RT串聯(lián)， 可以限制VT1的反向擊穿電流， 防止燒壞晶體管。第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表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 5、晶體三極管、晶體三極管hFE測量電路測量電路 第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表 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

15、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。 第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表對于上述晶體管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hFE=1999，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1000，最好在500以下。第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表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)字式萬用表的使用第四

16、章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表測量電阻兩端電壓 測量電池電動勢 測量直流電壓第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表測量交流電壓第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表測量直流電流第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表測量電阻第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表測量二極管的正向電阻 測量二極管的反向電阻 測量二極管第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表測量三極管第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表

17、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。第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表 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

18、至“ON”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）第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表當(dāng)使用數(shù)字式萬用表歐姆擋測量晶體管、電解電容等元器件時，紅表筆應(yīng)插“V”插孔， 帶正電； 黑表筆應(yīng)插“COM” 插孔，帶負(fù)電。這點與模擬式萬用表正好相反。另外， 模擬式萬用表的歐姆擋可直接用來檢查二極管， 但數(shù)字式萬用表的歐姆擋不

19、宜用來檢查二極管。這是因為數(shù)字式萬用表歐姆擋所能提供的測量電流太小，通常為0.1A0.5 mA (隨不同的歐姆擋而改變)， 而二極管屬于非線性元件，其正反向電阻值與測量電流有很大的關(guān)系， 因此測量出來的電阻值與正常值有較大差別， 往往難以判定。所以數(shù)字式萬用表專門設(shè)置了二極管擋來檢測二極管， 這樣既準(zhǔn)確可靠， 又顯示直觀。第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表思考與練習(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

20、。返回章目錄第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表4-3 4-3 數(shù)字式頻率表數(shù)字式頻率表1.了解數(shù)字式頻率表的組成及原理。2.會使用數(shù)字式頻率表。第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式頻率表的工作方框圖fU轉(zhuǎn)換器第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式數(shù)字式頻率表工作波形圖第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表 安裝式數(shù)字頻率表 第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表一、數(shù)字式頻率表的組成一、數(shù)字式頻率表的組成 數(shù)字式頻率表一般由頻率/電壓(f/U )轉(zhuǎn)換器和數(shù)字式電壓基本表配合組成。f/U轉(zhuǎn)換器的作用是將被測頻率信號轉(zhuǎn)換成直流電壓，然后送入數(shù)字式電壓基本表進行測量，其工作程序如圖431所示:第四章第四章 數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表數(shù)字式萬用表和數(shù)字式頻率表二、數(shù)字式頻率表的工作原理二、數(shù)字式頻率表的工作原理 被測信號fX 經(jīng)放大整形后成為計數(shù)脈沖CP(圖432a、b)送到控制門。由石英晶體振蕩器產(chǎn)生的振蕩信號經(jīng)分頻器分頻后輸出時間基準(zhǔn)信號