萬用表電路設計方案匯總（幾款模擬設計電路原理圖詳解） - 全文

一、萬用表電路設計方案匯總（一）

數(shù)字萬用表，擁有測量電流、交流電壓、直流電壓、電阻、二極管、線路通斷及溫度測量等功能。是電工、技術(shù)人員、維修人員常用的工具。

整個電路圖包含直流電壓測量電路圖（如圖2）、交流電壓測量電路圖（如圖3）、直流電流測量電路圖（如圖4）、電阻測量電路圖（如圖5）、電池測試電路圖（如圖6）、二極管測試電路（如圖7）。

以下為數(shù)字萬用表原理方框圖：

圖1 ?數(shù)字萬用表原理方框圖

1、單元電路1 ?直流電壓測量電路

圖2 ?直流電壓測量電路圖

直流電壓的測量：將萬用表的一個轉(zhuǎn)換開關(guān)置于交、直流電壓擋，另一個轉(zhuǎn)換開關(guān)置于直流電壓的合適量程上，且“+”表筆（紅表筆）接到高電位處，“-”表筆（黑表筆）接到低電位處，即讓電流從“+”表筆流入，從“-”表筆流出。若表筆接反，表頭指針會反方向偏轉(zhuǎn)，容易撞彎指針。

2、單元電路2 ?交流電壓測量電路

圖3 ?交流電壓測量電路

在基準數(shù)字電壓表頭前面加一級分壓電路（分壓器），可以擴展直流電壓測量的量程。如圖，U0為電壓表頭的量程（如200mV），r為其內(nèi)阻，r1、r2為分壓電阻，U10為擴展后的量程。

由于r《《R，所以分壓比為

U0/U10=r2/（r1+r2）

擴展后的量程為

U10=（r1+r2）U0/r2

3、單元電路3 ?直流電流測量電路

圖4 ?直流電流測量電路

根據(jù)歐姆定理，用合適的取樣電阻把待測電流轉(zhuǎn)換為相應的電壓，再進行測量。如圖，由于r《《R，取樣電阻R上的電壓降為

Ui=IiR

即被測電流Ii=Ui/R

若數(shù)字表頭的電壓量程為U0，欲使電流檔量程為I0，則該檔的取樣電阻（也稱分流電阻）為R=U0/I0。

4、單元電路4 ?電阻測量電路

圖5 ?電阻測量電路

由穩(wěn)壓管ZD提供測量基準電壓，流過標準電阻R0和被測電阻Rx的電流基本相等（數(shù)字表頭的輸入阻抗很高，其取用的電流可忽略不計）。所以A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓URFE和輸入電壓UIN有如下關(guān)系：

URFE/UIN=R0/Rx

即

Rx=（UIN/URFE）/R0

5、單元電路5 ?電池測試電路

圖6 ?電池測試電路

6、單元電路6 ?二極管測試電路

圖7 ? 二極管測試電路

數(shù)字萬用表由以下幾部分功能組成，復原電路、震蕩電路、ADC輸入、被測量顯示、ADC使能控制。復位電路用來清零進行下一次的測量；震蕩電路用來消除一些外來干擾，使電路工作更加穩(wěn)定；ADC輸入則是將輸入量進行AD轉(zhuǎn)換；測量顯示就是顯示測量的數(shù)值。

二、萬用表電路設計方案匯總（二）

1、直流電流測量電路工作原理

指針式萬用表的主要元件是一只磁電系電流表，通常稱為表頭。但一只表頭只能測量小于它的靈敏度的電流。為了擴大被測電流的量程，就需要給它并上分流電阻，使流過表頭的電流為被測電流的一部分從而擴大量程。為了在測量大小不同電流時得到一定的精確度，電流表都是設計成多檔量程的。

應用最多的是閉路抽頭式分流電路，其電路如圖1所示。圖中R1～R5統(tǒng)稱為總分流電阻RS，實際產(chǎn)品中，為了便于調(diào)整和成批生產(chǎn)，總分流電阻RS大多采用較大的整數(shù)千歐的阻值，表頭上再串聯(lián)一只可變線繞電阻R0，當表頭參數(shù)有變化時仍可以得到補償并方便調(diào)整。

圖1 ? ?直流電流測量電路

2、直流電壓測量電路工作原理

根據(jù)歐姆定律U=IR，則一只靈敏度為I、內(nèi)阻為R的電流表，本身就是一只量程為U的電壓表，如一只100μA的電流表，它的內(nèi)阻為1.5KΩ，能用來測量的電壓量程為0.15V，顯然是不實用的，但是我們可以給它串接一只電阻，來擴大它的量程范圍。如串接一只8.5KΩ的電阻，量程就可擴展為1V，這時該電壓表的內(nèi)阻為10KΩ。這就引出直流電壓靈敏度這一概念了；針對該例，這只電壓表測量每伏直流電壓時需要10KΩ內(nèi)阻，即：10KΩ／V。有了電壓靈敏度就個概念，就可以很方便的將電壓表各檔的內(nèi)阻計算出來。同時，直流電壓靈敏度越高，測量直流電壓時分去的電流越小，測量結(jié)果越準確。

直流電壓測量電路如圖2所示。圖中RS為直流電流檔的分流電阻，R6～R10為各電壓測量檔的降壓電阻。