万用表简介及常规使用技巧

我们常说的万用表，又称为三用表，是一种多量程，可以测量多种电量的便携式电子测量仪表。普通万用表以测量阻抗，交、直流电流，交、直流电压信号为主。有的万用表还可以用来测量音频电平、电容量、电感量和晶体管的β值等。由于万用表具有结构简单、便于携带、使用方便、用途多样和量程范围广等特点，因而被广泛应用于电路故障诊断、信号测量等场合，是最常见的电信号测量工具之一。对笔记本电脑的故障诊断、维修一样，也是离不开万用表的使用。在电脑维修中，经常会用万用表来测量电脑主机中的一些电源电压、系统信号测试点的对地阻抗，电源、信号的导通状态以及各类电子器件的阻抗、电气参数等。电脑故障诊断的信息来源，绝大部分时候都是赖于万用表的。1，常见万用表选用万用表的种类很多，按读数方式来分，可分为模拟和数字式万用表两类。模拟式万用表是通过指针在表盘上摆动的大小来指示被测量的数值。因此，也称其为机械指针式万用表。虽然它的价格相对便宜，但由于读数不是很方便，容易造成较大误差等缺点，已越来越少的被专业维修人员所采用。而具备使用方便、量程多、功能全等优点数字万用表则深受使用者的欢迎，它也成为笔记本电脑硬件分析爱好者的首选。首先向各位介绍一下，如何选用笔记本电脑故障诊断中常用到数字万用表。数字万用表通常又分为便携式和台式两种。便携式体积小，重量轻，耗电少，适用于工业现场，也是电脑维修的必选工具。台式表精准度和分辨率非常高，在计量、科研和生产部门作为标准表和精密测量用。这里我们不再对后者进行介绍。归纳一下，选择数字万用表一般从以下两个个方面来考虑：（1）测量功能方面现在的数字万用表除了具有测量交直流电压、交直流电流、阻抗、频率、二级管导通电压和电容容值等几种功能外，还有记录功能、数据保持、相对模式、公差比较等功能。在电脑主板故障诊断中，具备前面提到的几种基本功能后，已经能满足实际需求，使用时要根据具体要求选用。（2）测量范围和量程方面数字万用表量程多，且基本量程准确度最高。很多数字万用表可以自动/手动量程选择，使得测量方便、安全、迅速。还有很多数字万用表有过量程能力，在测量值超过该量程但还没达到最大显示时，可不用换量程，从而提高了准确度和分辨力。同时，也最大程度上减少了调节表盘的次数，大大提高了工作效率，这也是各位在选用数字万用表时，最需要考虑的一点。下面的两种万用表分别为推荐和不推荐的万用表表盘类型，仅供各位在选用仪表时参考。①推荐使用万用表类型具有自动更换量程功能，只要我们选用相应测量类型后，不用关注具体的测量信号量程范围，极大地提高了测量精度。同时，也免去了在信号测量过程中，选择具体量程的精力消耗，如下面视图所示。②不推荐使用万用表类型同推荐万用表类型相比，价格可能会相对较便宜，但仪表表盘档位众多。在很多时候，为信号的测量精度和选量程的精力消耗，都带来了极大的困扰。所以，不建议使用此类型万用表，如下视图所示。2，基本测量概念诸如“对地阻抗”、“对地电压”、“开路”、“短路”和“导通”等在信号测量中经常提到的基本名词的正确理解与掌握，对万用表的正确使用及故障诊断技能的提高，有着非常重要的作用。说到这几个名词，大家可能并不陌生。现在要做的就是，结合电脑主板的实际特点，一起明确、强化认识。如下图所示，典型笔记本电脑主板部分线路。如前文所述，它是电脑主机最重要的功能部件之一。所有其他功能部件，都会以主板为平台，共同组建成完整的电脑系统。（1）线路“地”的概念说到“地”，可能朋友们首先想到的就是大地。还有和地相关的一些名词，如零、地线等等。不错，主板地的概念，确实和大地的地有相通之处。它们之间甚至可以进行物理连接，形成相互导通的状态。我们知道，用来形容某个实物到底有多高、多快，无形当中都会有个“参照物”，如楼房有20米高，在默认的情况下，肯定就是相对于房屋所在地的地面高度。同样，要来描述主板上某个信号有多强、电压有多高，也是需要有个“地”作为参考的。高于这个地的，它就是正的多少、多少。如果是电压就是正的多少伏。低于地的电压，它就是负的多少伏了。那么，电脑主板上的地究竟在哪呢？很好找，主板所有外接的金属接口、定位孔、滤波电容的负极、PCB板的接地、散热层等等，都可以被看作是地，并且它们相互导通，即它们之间的直流导通阻抗为零。以电压值的测量举例，主板上测量出来的所有电压值，都是以这些地为参考，就是将这些地的电压值看作为0V，其他元件引脚所带的电压值，就是被测试点与地的0V电压之间的电压差。说得更为明确一点，某个测试点的电压值，其实就是该点的电压同主板地之间的电压差。如下图所示，用来固定主板的定位孔、主板上各个功能端口金属部分，如PCIExpress卡槽，USB金属接口等、滤波电容的接地引脚等，都可以被称之为电脑主板的“地”。我们知道，主板PCB都是由多层线路组成，其中有专门的接地层将这些地连接到一起，使它们之间相互导通、连成一体。其他同主板相连接的功能部件，也会和主板形成共用的地。在PCB布局文件中，会有专门的接地层。如下图所示，在多层的PCB线路板中，有专门的接地层。（2）线路对地阻抗定义在前面我们费了较多的口舌，以笔记本电脑主板为例，向各位灌输了电脑主机地的概念。在对电脑的地有着正确的认识之后，再来了解对地阻抗这样的概念，其实并不是一件难事。顾名思义，对地就是相对于地。要测量某点的对地阻抗值，实际就是测量该点与主板地之间的阻抗值。这样的测量方法，在实际电脑主板故障诊断中，经常会被用到。为了便于朋友们的理解，现在来建立个如下图所示模型来看。针对上面的模型图，我们以序号的形式依次各项说明信息，如以下表格所示。在有了对地阻抗的基本认识后，我们再来看由其引申出来的两个基本概念：①对地短路的概念有了上面的铺垫，就不难理解对地短路。对地短路又可以分为完全对地短路和部分对地短路。这个怎么说呢？完全对地短路，就是上图我们要测试的A点同地B点之间完全导通，即它们之间的直流阻抗为0。这种情况，多发生于待测A点的某些电子元件被电性能击穿，或存在同主板地焊接短路的可能原因。焊接短路的效果，就相当于额外的从A点拉一根导线到地B点。部分短路的概念就是A点相对于地B点之间的阻抗低于正常值范围。打个比方，在正常情况下，A点相对于B点地的阻抗为100Ω。但现在测量出来的阻抗值只有10Ω，就可以称A点部分对地短路。它说明了同A点线路连接的电子元件或PCB线路可能存在部分损坏、击穿的可能性。②对地开路的概念相比之下，对地开路的概念就更好理解，就是测试点A相对于B点之间的阻抗为无穷大，或者阻抗值大大超出了正常值的范围值。如果A点对地的电子元件或PCB线路被烧断，则有可能会出现对地开路的故障现象。（3）阻抗、短路和导通的概念还是可以通过类似的线路模型，来直观的理解。如下图所示，我们看到同上图唯一不同的就是，原先主板的B点地换成了任意测试点C。同样，负载1就是要测试其阻抗特性的部分。负载2为主板线路中可能并联的负载部分。在有些时候，为了测量的精确性，往往需要将串接在A、C之间的负载1的电子元件一端同主板焊接点断开，单独测量A、C之间元件的阻抗特性，这样可以从根本上避免并联负载2的影响。如果说A、C之间短路，就相当于认为A、C两点是直接导通的，它们的直流阻抗为0Ω。展开来看，在正常的线路情况下，如果A、B两点之间应该导通，也可以测量阻抗ZAB是否为0Ω，来判断线路是否正常。针对上面的模型图，还是以序号的形式依次各项说明信息，如下表格所示。（4）线路对地电压定义在掌握了对地阻抗这样的一个概念以后，在对地电压也就迎刃而解。其实前面我们已经提到对地电压的概念，就是用万用表测量某测试点相对于地的电压值，这里不再赘述。3，万用表表针改造万用表表针的改造万用表是笔记本电脑维修中最基本工具之一，在维修过程中几乎一直用到。俗话说磨刀不误砍柴工，一个顺手的维修工具往往让我们的工作事半功倍，对万用表表针的改造也一样。可能是由于仪表生产商为了避免表笔探头过于尖锐、容易扎到人，普遍采用如下图所示表笔形状。在日常故障诊断作业中，经常会测量到如下图所示引脚非常紧密的接口。如果不对原厂表笔进行改造，则在实际测量过程中，很容易造成相邻引脚间的短路，进而可能导致主机线路、电子元件被烧毁的严重后果。主板上一些集成芯片的引脚间的距离也通常非常小。如下图所示，改造后的万用表表笔图示。通常采用较尖锐的大头针、专业测试探针等焊接在原先表笔上即可实现。尽管原有表笔在焊接额外探针之后，不可避免的引入了一些寄生电容、阻抗之类的负面因素，但其对实际主机故障诊断的影响可以忽略不计。改造后尖锐的表笔探针在使用时，要小心扎手。4，万用表使用实例为了便于各位进一步的学习，以优利德公司的UT60B型号数字万用表为例，向各位演示如何测量基本信号测试点的对地阻抗和对地电压。请记住这一条：“关机断电状态下测阻抗，开机加电状态测电压”！（1）万用表测量USB接口对地电压操作步骤①将红表笔插入“HzVΩ”插孔，黑表笔插入“COM”插孔。②将功能量程开关置于V电压测量档（直流电压测量功能为默认值），并将表笔并联到待测电源或负载上。③从显示器上读取测量结果。实战演示如下图演示，测量笔记本电脑主板上USB接口CN17第1PIN电压值。按照前面提到的操作要领，选好相应的测量档位，接下来将黑色表笔“接地”。此处，黑色表笔连接在主板定位孔所在的“地”，红色表笔接在待测线路上，即可测量所需要的直流电压值。使用万用表测量线路直流电压值，是最常用的一种方式。（2）万用表测试USB接口数据总线对地阻抗操作步骤①将红表笔插入“HzVΩ”插孔，黑表笔插入“COM”插孔。②将功能量程开关置于“Ω”测量档（电阻测量功能为默认值），并将表笔并联到被测电阻上。③从显示器上读取测量结果。实战演示如下图所示，测量USB接口CN17第2、3PIN多对应数据总线USBP0±的对地阻抗。通常情况下，它们的对地阻抗值应该在同一数量级。此处它们对地阻抗值分别为0.538MΩ、0.537MΩ。同样，如果将万用表打在二级管档，则测量USB接口CN17的数据总线USBP0±数据总线对地阻抗，此处它们对地阻抗值（导通电压值）分别为0.464V、0.465V。（3）万用表测量USB接口数据线的通断操作步骤①将红表笔插入“HzVΩ”插孔，黑表笔插入“COM”插孔，并将功能量程开关置于“符号”测量功能，再按SELECT键选择进入电路通断测试档，并将表笔并联。②如果该两端之间的电阻低于约70Ω，内置蜂鸣器将会发出响声表示被测电路为导通。实战演示如下图所示，用万用表测量图中U11芯片第8PIN同USB接口CN17接口第1PIN是否导通。正常情况下，这两点之间直流阻抗为0Ω，万用打在蜂鸣档就会发出“哔哔”声。至此，我们针对万用表的选用、相关基本概念及常见操作演示讲解完毕，后续需要工程师在实际维修作业中灵活应用。