常用电子仪器仪表的使用指南

1第3章常用电子仪器仪表的使用3.1数字万用表3.1.1数字万用表的结构和工作原理数字万用表主要由液晶显示屏、模拟（A）/数字（D）转换器、电子计数器、转换开关等组成。其测量过程如图3-1-1。被测模拟量先由A/D转换器转换成数字量，然后通过电子计数器计数，最后把测量结果用数字直接显示在显示屏上。可见，数字万用表的核心部件是A/D转换器。目前，教学、科研领域使用的数字万用表大都以ICL7106、7107大规模集成电路为主芯片。该芯片内部包含双斜积分A/D转换器、显示锁存器、七段译码器、显示驱动器等。双斜积分A/D转换器的基本工作原理是在一个测量周期内用同一个积分器进行两次积分，将被测电压UX转换成与其成正比的时间间隔，在此间隔内填充标准频率的时钟脉冲，用仪器记录的脉冲个数来反UX的值。3.1.2VC98系列数字万用表操作面板简介VC98系列数字万用表具有321（1999）位自动极性显示功能。该表以双斜积分A/D转换器为核心，采用26mm字高液晶（LCD）显示屏，可用来测量交直流电压、电流，电阻，电容，二极管，三极管，通断测试，温度及频率等参数。图3-1-2为其操作面板。1.LCD液晶显示屏：显示仪表测量的数值及单位。2.POWER（电源）开关：用于开启、关闭万用表电源。3.B/L（背光）开关：开启及关闭背光灯。按下“B/L”开关，背光灯亮，再次按下，背光取消。4.旋钮开关：用于选择测量功能及量程。5.Cx（电容）测量插孔：用于放置被测电容。6.20A电流测量插孔：当被测电流大于200mA而小于20A时，应将红表笔插入此孔。7.小于200mA电流测量插孔：当被测电流小于200mA时，应将红表笔插入此孔。8.COM（公共地）：测量时插入黑表笔。9.V（电压）/Ω（电阻）测量插孔：测量电压/电阻时插入红表笔。10.刻度盘：共8个测量功能。“Ω”为电阻测量功能，有7个量程档位；“DCV”为直流电压测量功能，“ACV”为交流电压测量功能，各有5个量程档位；“DCA”为直流电流测量功POWERB/LHOLDDCVACV200mV2V20V200V1000V200mV2V20V200V700V20A2A200mA20mA2mA200uA2A200mA20mA2mA200uA20ADCAACA200Ω200MΩ20MΩ2MΩ200kΩ20kΩ2kΩ2nF20nF200nF2uF20uF200uFhFEFΩ+-CxV/ΩCOMmA20A▲▲▲▲▲12345678910hFEEBCEBCFUSEDMAX20A200mAFUSED图3-1-2VC98系列数字万用表操作面板11MAXMAX1000VDC700VDC12图3-1-1数字式万用表测量过程图A/D转换器电子计数器数字显示器模拟量数字量Ux2能，“ACA”为交流电流测量功能，各有6个量程档位；“F”为电容测量功能，有6个量程档位；“hFE”为三极管hFE值测量功能；“”为二极管及通断测试功能，测试二极管时，近似显示二极管的正向压降值，导通电阻＜70Ω时，内置蜂鸣器响。11.hFE测试插孔：用于放置被测三极管，以测量其hFE值。12.HOLD（保持）开关：按下“HOLD”开关，当前所测量数据被保持在液晶显示屏上并出现符号H，再次按下“HOLD”开关，退出保持功能状态，符号H消失。3.1.3VC98系列数字万用表的使用方法1.直流电压的测量（1）黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入“V/Ω”插孔；（2）将旋钮开关转至“DCV”（直流电压）相应的量程档；（3）将表笔跨接在被测电路上，其电压值和红表笔所接点电压的极性将显示在显示屏。2.交流电压的测量（1）黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入“V/Ω”插孔：（2）将旋钮开关转至“ACV”（交流电压）相应的量程档；（3）将测试表笔跨接在被测电路上，被测电压值将显示在显示屏上。3.直流电流的测量（1）黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入“200mA”或“20A”插孔；（2）将旋钮开关转至“DCA”（直流电流）相应的量程档；（3）将仪表串接在被测电路中，被测电流值及红表笔点的电流极性将显示在显示屏上。4.交流电流的测量（1）黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入“200mA”或“20A”插孔；（2）将旋钮开关转至“ACA”（交流电流）相应的量程档；（3）将仪表串接在被测电路中，被测电流值将显示在显示屏上。5.电阻的测量（1）黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入“V/Ω”插孔；（2）将旋钮开关转至“Ω”（电阻）相应的量程档；（3）将测试表笔跨接在被测电阻上，被测电阻值将显示在显示屏上。6.电容的测量将旋钮开关转至“F”（电容）相应的量程档，被测电容插入Cx（电容）插孔，其值将显示在显示屏上。7.三极管hFE的测量（1）将旋钮开关置于hFE档；（2）根据被测三极管的类型（NPN或PNP），将发射极e、基极b、集电极c分别插入相应的插孔，被测三极管的hFE值将显示在显示屏上。8.二极管及通断测试（1）红表笔插入“V/Ω”孔（注意：数字万用表红表笔为表内电池正极；指针万用表则相反，红表笔为表内电池负极），黑表笔插入“COM”孔。（2）旋钮开关置于“”（二极管/蜂鸣）符号档，红表笔接二极管正极，黑表笔接二极管负极，显示值为二极管正向压降的近似值（0.55V～0.70V为硅管；0.15V～0.30V为锗管）。（3）测量二极管正、反向压降时，若只有最高位均显示“1”（超量限），则二极管开路；若正、反向压降均显示“0”，则二极管击穿或短路。（4）将表笔连接到被测电路两点，如果内置蜂鸣器发声，则两点之间电阻值低于70Ω，电路通，否则电路为断路。33.1.4VC9801A+数字式万用表使用注意事项1、测量电压时，输入直流电压切勿超过1000V，交流电压有效值切勿超过700V。2、测量电流时，切勿输入超过20A的电流。3、被测直流电压高于36V或交流电压有效值高于25V时，应仔细检查表笔是否可靠接触、连接是否正确、绝缘是否良好等，以防电击。4、测量时应选择正确的功能和量程，谨防误操作；切换功能和量程时，表笔应离开测试点；显示值的“单位”与相应量程档的“单位”一致。5、若测量前不知被测量的范围，应先将量程开关置到最高档，再根据显示值调到合适的档位。6、测量时若只有最高位显示“1”或“-1”，表示被测量超过了量程范围，应将量程开关转至较高的档位。7、在线测量电阻时，应确认被测电路所有电源已关断且所有电容都已完全放完电时，方可进行测量，即不能带电测电阻。8、用“200Ω”量程时，应先将表笔短路测引线电阻，然后在实测值中减去所测的引线电阻；用“200MΩ”量程时，将表笔短路仪表将显示1.0MΩ，属正常现象，不影响测量精度，实测时应减去该值。9、测电容前，应对被测电容进行充分放电；用大电容档测漏电或击穿电容时读数将不稳定；测电解电容时，应注意正、负极，切勿插错。10、显示屏显示+-符号时，应及时更换9V碱性电池，以减小测量误差。【思考与练习】1.简述VC98系列数字万用表操作面板上各开关和插孔的作用。2.用万用表“”档对二极管进行正、反向测试时，其显示值是什么？用“Ω”档对二极管进行正、反向测试时，其显示值又是什么？3.能否用万用表测量频率为10kHz的正弦信号的有效值？4.使用VC98系列万用表应主要哪些事项？3.2交流毫伏表交流毫伏表是电工、电子实验中用来测量交流电压有效值的常用电子测量仪器。其优点是：测量电压范围广、频率宽、输入阻抗高、灵敏度高等。交流毫伏表种类很多，现以AS2294D型交流毫伏表为例介绍其结构特点、测量方法及使用注意事项等。3.2.1AS2294D型交流毫伏表的结构特点及面板介绍AS2294D型双通道交流毫伏表由两组性能相同的集成电路及晶体管放大电路和表头指示电路组成,如图3-2-1。其表头采用同轴双指针式电表，可进行双路交流电压的同时测量和比较，“同步/异步”操作，使立体声双通道测量带来方便。该表测量电压范围30μV～300V共13档；测量电压频率范围图3-2-1AS2294D型交流毫伏表组成及工作原理框图输入放大器前置放大器电子衰减器主放大器输入放大器前置放大器电子衰减器主放大器控制电路表头输出放大器线性滤波器线性滤波器输出放大器电源电源左输入通道右输入通道45Hz～2MHz；测量电平范围-90dBV～+50dBV和-90dBm～+52dBm。AS2294D型双通道交流毫伏表前后面板如图3-2-2所示。1.左通道（LIN）输入插座：输入被测交流电压。2.左通道（LCHRANGE）量程调节旋钮（灰色）。3.右通道（RIN）输入插座：输入被测交流电压。4.右通道（RCHRANGE）量程调节旋钮（桔红色）。5.“同步/异步”按键：“SYNC”即桔红色灯亮，左右量程调节旋钮进入同步调整状态，旋转两个量程调节旋钮中的任意一个，另一个的量程也跟随同步改变；“ASYN”即绿灯亮，量程调节旋钮进入异步状态，转动量程调节旋钮，只改变相应通道的量程。6.电源开关：按下，仪器电源接通（ON）；弹起，仪器电源被切断（OFF）。7.左通道（L）量程指示灯（绿色）：绿色指示灯所亮位置对应的量程为该通道当前所选量程。1001.53-20-20+2dBdBmAS2294D型交流毫伏表mV/dBV/dB0.3131030100300-70-60-50-40-30-20-101310301003000+10+20+30+40+50○○○○○○○○○○○○●R●○SYNCASYNLCHRANGERCHRANGELINRINPOWERONOFF125634789101112前面板○○○○○○○○○○○○●L●0.501415FLOATGND后面板13图3-2-2AS2294D型交流毫伏表前后面板图8.右通道（R）量程指示灯（桔红色）：桔红色指示灯所亮位置对应的量程为该通道当前所选量程。9.电压/电平量程档：共13档，分别是：0.3mV/-70dB、1mV/-60dB、3mV/-50dB、10mV/-40dB、30mV/-30dB、100mV/-20dB、300mV/-10dB、1V/0dB、3V/+10dB、10V/+20dB、30V/+30dB、100V/+40dB、300V/+50dB。10.表刻度盘：共4条刻度线，由上到下分别是0～1、0～3、-20～0dB、-20～+2dBm。测量电压时，若所选量程是10的倍数，读数看0～1即第一条刻度线；若所选量程是3的倍数，读数看0～3即第二条刻度线。当前所选量程均指指针从0达到满刻度时的电压值，具体每一大格及每一小格所代表的电压值应根据所选量程确定。11.红色指针：指示右通道（RIN）输入交流电压的有效值。12.黑色指针：指示左通道（RIN）输入交流电压的有效值。13.FLOAT（浮置）/GND（接地）开关。514.信号输出插座。15.220V交流电源输入插座。3.2.2AS2294D型交流毫伏表的测量方法和浮置功能的应用1.交流电压的测量AS2294D型交流毫伏表实际上是两个独立的电压表，因此它可作为两个单独的电压表使用。测量时，先将被测电压正确的接入所选输入通道，然后根据所选通道的量程开关及表针指示位置读取被测电压值。2.异步状态测量当被测的两个电压值相差较大，如测量放大电路的电压放大倍数或增益时，可将仪器置于异步状态进行测量，测量方法如图3-3-3。按下‘同步/异步“键使”ASYN“灯亮，将被测放大电路的输入信号ui和输出信号u0分别接到左右通道的输入端，从两个不同的量程开关和表针指示的电压值或dB值，就可算出（或直接读出）放大电路的电压放大倍数（或增益）。如输入左（LIN）通道的指示值ui=10mV（-40dB），输出右（RIN）通道的指示值u0=0.5V（-6dB），则电压放大倍数β=u0（0.5×103mV）/ui（10mV）=50倍；直接读取的电压增益dB值为：-6dB-（-40dB）=34dB。3.同步状态测量同步状态测量适合于测量立体声录放磁头的灵敏度、录放前置均衡电路及功率放大电路等。由于两路电压表的性能、量程相同，