马实验1数字万用表的应用实验报告

1实验一数字万用表的应用一、实验目的1理解数字万用表的工作原理；2熟悉并掌握数字万用表的主要功能和使用操作方法。二、实验内容1用数字万用表检测元器件——电阻测量、电容测量、二极管检测、三极管检测；2用数字万用表测量电压和电流——直流电压及电流的测量、交流电压及电流的测量。三、实验仪器及器材1低频信号发生器1台2数字万用表1块3功率放大电路实验板1块4实验箱1台54700Pf、IN4007、9018各1个四、实验要求1要求学生自己查阅有关数字万用表的功能和相关工作原理，了解数字万用表技术指标；2要求学生能适当了解一些科研过程，培养发现问题、分析问题和解决问题的能力；3要求学生独立操作每一步骤；4熟练掌握万用表的使用方法。五、万用表功能介绍（以UT39E型为例）1概述UT39E型数字万用表是一种功能齐全、性能稳定、结构新颖、安全可靠、高精度的手持式四位半液晶显示小型数字万用表。它可以测量交、直流电压和交、直流电流，频率，电阻、电容、三极管β值、二极管导通电压和电路短接等，由一个旋转波段开关改变测量的功能和量程，共有28档。本万用表最大显示值为±19999，可自动显示“0”和极性，过载时显示“1”，负极性显示“－”，电池电压过低时，显示“”标志，短路检查用蜂鸣器。2技术特性A直流电压：量程为200mV、2V、20V、200V和1000V五档，200mV档的准确度为±（读数的0.05％＋3个字），2V、20V和200V档的准确度为±（读数的0.1％＋3个字）,1000V档的准确度为±（读数的0.15％＋5个字）；输入阻抗，所有直流档为10MΩ。B交流电压量程为2V、20V、200V和750V四档，2V、20V和200V档的准确度为±（读数的0.5％＋10个字）,750V档的准确度为±（读数的0.8％＋15个字）；输入阻抗，所有量程约为2MΩ；频率范围为40Hz~400Hz；显示：正弦波有效值（平均值响应）。2C直流电流量程为2mA、200mA和20A三档，2mA档的准确度为±（读数的0.5％＋5个字），200mA档的准确度为±（读数的0.8％＋5个字）,20A档的准确度为±（读数的2％＋10个字）。D交流电流量程为2mA、200mA和20A三档，2mA档的准确度为±（读数的0.8％＋10个字），200mA档的准确度为±（读数的1.2％＋10个字）,20A档的准确度为±（读数的2.5％＋10个字）；频率范围为40Hz~400Hz；显示：正弦波有效值（平均值响应）。E电阻：量程为200Ω、2kΩ、20kΩ、20MΩ和200MΩ五档。200Ω档的准确度为±（读数的0.5％＋10个字），2kΩ、20kΩ和20MΩ档的准确度为±（读数的0.3％＋1个字），200MΩ档的准确度为±[（读数-100）的5％＋10个字]。F电容测试：量程为2nF、20nF、200nF和20μF四档，准确度为±（读数的4％＋10个字），测试信号为400Hz40mVrms。G频率测量：量程为2kHz和20kHz二档，2kHz档的准确度为±（读数的2％＋5个字），20kHz档的准确度为±（读数的1.5％＋5个字）。H三极管hFE检测：测试条件为：VCE＝2.8V，Ibo＝10μA，显示值范围0~1000。I短路检测：约小于70Ω时蜂鸣器发声。3面板及操作说明（1）显示器：四位半数字液晶显示屏（2）数据保持显示：按下“HOLD”键，LCD上保持显示当前测量值，再按一下弹起该键则退出保持显示。（3）显示符号：“”为数据保持提示符，“—”表示显示负的读数，“”为电池欠压提示符，“hFE”为晶体管放大倍数提示，“℃”为温度摄氏符号，“”为二极管测量提示符，“”为电路通断测量提示符，“”为高压提示符。（4）电源开关：按下“POWER”，则接通电源，弹起则关断。（5）电容测量插座：测量电容时，将电容引脚插入插座中。（6）功能量程开关：选择不同的测量功能和量程。（7）“A”插孔（不能测量大于20A电流）：当测量大于200mA、小于20A的交、直流电流时，红表笔应插入此20A电流插孔。（8）“mA”插孔：当测量小于200mA的交、直流电流时，红表笔应插入此电流插孔。（9）“VΩHz”插孔：当测量交、直流电压、频率、电阻、二极管和短路检测时，红表笔应插入此插孔。（10）接地公共端“COM”插孔：黑表笔始终插入此接地插孔中。（11）hFE测试插座：将被测三极管的集电极、基极和发射极分别插入“C”、“B”、“E”插孔内，注意区分三极管是NPN型还是PNP型。4使用方法3（1）准备：按下电源开关，观察液晶显示是否正常，有否电池缺电标志出现，若有则要先更换电池。（2）使用（A）交、直流电流的测量根据测量电流的大小选择适当的电流测量量程和红表笔的插入孔，测量直流时，红表笔接触电压高一端，黑表笔接触电压低的一端，正向电流从红表笔流入万用表，再从黑表笔流出，当要测量的电流大小不清楚的时候，先用最大的量程来测量，然后再逐渐减小量程来精确测量。（B）交、直流电压的测量红表笔插入“VΩHz”插孔中，根据电压的大小选择适当的电压测量量程，黑表笔接触电路“地”端，红表笔接触电路中待测点。特别要注意，数字万用表测量交流电压的频率很低（40～400Hz），中高频率信号的电压幅度应采用交流毫伏表来测量。（C）电阻的测量红表笔插入“VΩHz”插孔中，根据电阻的大小选择适当的电阻测量量程，红、黑两表笔分别接触电阻两端，观察读数即可。特别是，测量在路电阻时（在电路板上的电阻），应先把电路的电源关断，以免引起读数抖动。禁止用电阻档测量电流或电压（特别是交流220V电压），否则容易损坏万用表。另外，利用电阻档还可以定性判断电容的好坏。先将电容两极短路（用一支表笔同时接触两极，使电容放电），然后将万用表的两支表笔分别接触电容的两个极，观察显示的电阻读数。若一开始时显示的电阻读数很小（相当于短路），然后电容开始充电，显示的电阻读数逐渐增大，最后显示的电阻读数变为“1”（相当于开路），则说明该电容是好的。若按上述步骤操作，显示的电阻读数始终不变，则说明该电容已损坏（开路或短路）。特别注意的是，测量时要根电容的大小选择合适的电阻量程，例如47μF用20k档，而4.7μF则要用2M档等等。（D）二极管导通电压检测在这一档位，红表笔接万用表内部正电源，黑表笔接万用表内部负电源。红表笔接被测二极管阳极，黑表笔接被测二极管阴时，被测二极管正向导通，万用表显示二极管的正向导通电压，单位是mV。通常好的硅二极管正向导通电压应为500mV～800mV，好的锗二极管正向导通电压应为200mV～300mV。假若显示“000”，则说明二极管击穿短路，假若显示“1”，则说明二极管正向不通。若反接，被测二极管反向截止，应显示“1”，若显示“000”或其它值，则说明二极管已反向击穿。此档也可以用来判断三极管的好坏以及管脚的识别。测量时，先将一支表笔接在某一认定的管脚上，另外一支表笔则先后接到其余两个管脚上，如果这样测得两次均导通或均不导通，然后对换两支表笔再测，两次均不导通或均导通，则可以确定该三极管是好的，而且可以确定该认定的管脚就是三极管的基极。若是用红表笔接在基极，黑表笔分别接在另外两极均导通，则说明该三极管是NPN型，反之，则为PNP型。最后比较两个PN结正向导通电压的大小，读数较大的是be结，读数较小的是bc结，由此集电极和发射极都识别出来了。（E）三极管值hFE测试首先要确定待测三极管是NPN型还是PNP型，然后将其管脚正确地插入对应类型的测试插座中，功能量程开关转到hFE档，即可以直接从显示屏上读取hFE值，若显示“000”，则说明三极管已坏。（F）短路（通断）检测4将功能、量程开关转到“”位置，两表笔分别接测试点，若有短路（电阻约小于70Ω），则蜂鸣器会响。六、实验步骤1用数字万用表检测元器件1．1通断检测：正确选取档位，检测功率放大电路实验板上线路连接是否良好。1．2电阻测量：正确选择量程，测量功率放大电路实验板上电阻1R5、1R7和电位器W1的阻值。（填表1-1）1．3电容检测：正确选择量程，测量给定电容的电容量。（填表1-1）1．4二极管检测：正确选取档位，检测给定二极管1D1、1D2的好坏。（填表1-1）1．5三极管检测：正确选取档位，检测给定三极管BG2、BG3的好坏。（填表1-1）2用数字万用表测量电压和电流2．1直流电压测量：正确选取档位，测量实验箱上直流电源电压Vcc。（填表1-2）2．2直流电流测量：正确选取档位，测量集成功放电路静态时的总电流I。（填表1-2）2．3交流电压测量：用信号发生器按表1-3所列频率输出幅度为300mVp_p正弦波加到集成功放输入端Vin，正确选取万用表交流电压档测量Vin。（填表1-3）2．4交流电流测量：用信号发生器按表1-3所列频率输出幅度为300mVp_p正弦波加到集成功放输入端Vin，正确选取万用表交流电流档测量Iin，并计算输入阻抗。（填表1-3）3频率测量用信号发生器按表1-4所列频率输出幅度为1Vp_p正弦波，用万用表测量其频率，若以信号发生器显示频率为实际值，计算测量的绝对误差和相对误差。（填表1-4）4数字万用表检波类型判别自己设计一个实验方案来判别数字万用表测交流电压时的检波类型。七、预习与思考题1交流电压的测量方法有哪几种？答：1、直接测量法：用万用表将其调到AC档,由高至低，逐档测量，直到测出正确值。2、电阻分压法：根据U=IR公式，测出交流电流值，由其推导出交流电压值。3、间接测量法：交流电压—直流电压—直流电压表。其中检波方法就包括平均值、有效值、峰值、超外差检波。2DVM有哪些特点？DVM的测量误差如何计算？答：特点如下：(a)数字显示,消除视觉误差.(b)准确度高,7~8位DVM的相对误差可小到±0.0001%.(c)量程转换有手动和自动两种.(d)分辨力高(e)测量速度快(f)输入阻抗高,一般在10M,最高达104M.(g)抗干扰能力强.误差计算：（1）固有误差DVM的固有误差有两种表示方法:(a)U=%Ux几个字(b)U=%Ux%Um（2Io=UIR3DVM的适用频率范围是多少？答：几Hz~GHz量级。5八、实验要求1每个学生1份实验报告；2根据实验1.1-1.4，说明用万用表检测各种常用元器件的方法；答：电阻、电容元件均是选取正确的档位，先选取大量程逐档进行测量,直接读数即可；二极管的测量：利用电压档，在这一档位，红表笔接万用表内部正电源，黑表笔接万用表内部负电源。红表笔接被测二极管阳极，黑表笔接被测二极管阴时，被测二极管正向导通，万用表显示二极管的正向导通电压，比较小。反之则阻值比较大。因而可以通过正向和反向测量二极管两端的电压来判断。当发现电压极小时，则红表笔对应的一端为二极管阳极，另一端为阴极。三极管的测量：首先要确定待测三极管是NPN型还是PNP型，利用测量二极管的电压档来判断三极管的型号。测量时，先将一支表笔接在某一认定的管脚上，另外一支表笔则先后接到其余两个管脚上，如果这样测得两次均导通或均不导通，然后对换两支表笔再测，两次均不导通或均导通，则可以确定该三极管是好的，而且可以确定该认定的管脚就是三极管的基极。若是用红表笔接在基极，黑表笔分别接在另外两极均导通，则说明该三极管是NPN型，反之，则为PNP型。最后比较两个PN结正向导通电压的大小，读数较大的是be结，读数较小的是bc结，由此集电极和发射极都识别出来了。然后将其管脚正确地插入对应类型的测试插座中，功能量程开关转到hFE档，即可以直接从显示屏上读取hFE值。3根据实验2.1-1.4，从减小测量误差角度说明如何选取量程；答：1、若事先能够估计出所测元件的值，则选取大于该值且最接近于该值的的量程。2、若事先无法估计元件的值，则应将档位从大到小逐步选取合适的量程。4估计实验2.1的测量误差？答：测量直流电压时误差主要是在电压表的并联分流上。表1—2中的误差分别是16%，4.4%，0.5%。5根据实验数据说明所用万用表的频率响应特性；答：由表3—1可知，当频率变化时交流电压、电流