常用电子仪器原理与使用
万用表的原理与使用
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学习目的：
常用电子仪器原理与使用
理解模拟式万用表的基本结构：表头、测量电路和转换开关。 理解模拟式万用表的工作原理： 直流电流测量原理； 直流电压测量原理； 交流电压测量原理； 电阻测量原理； 电平测量原理； 掌握万用表的使用方法，了解使用的注意事项。 掌握电阻、电容、电感、晶体二极管、稳压管、晶体三极管、 运放、交流电源的测试方法。 了解万用表常见故障产生的原因。
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学习内容：
常用电子仪器原理与使用
§1.1 模拟万用表的结构 §1.2 模拟万用表的工作原理 §1.3 模拟万用表的使用
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常用电子仪器原理与使用 万用表又称为多用表或复用表。 一般用来测量直流电流、直流电压、交流电压、电平。 还可以用来测量电阻、电容、电感、二极管、三极管、 运放及其他器件的参数。
F L2
F L2
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使用40.6μA的表头，内阻为3.25KΩ，用闭路抽头转换式分流器 将其组装成一个量限为50 μA、500μA、 5mA、 50mA、 500mA 的直流电流档，试确定其各分流电阻。
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常用电子仪器原理与使用 1）整流原理 由于被测电压的大小、频段及精度要求不同，检波器在电 压表中所处的位置也不一样，从而形成了不同的交流电压 测量方案，分别是放大—检波式、检波—放大式。
3、转换开关
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转换开关用以对不同测量线路进行选择以适应各种测量 项目和量限的要求。
转换开关是由固定触点和活动触点两大部分组成。 通常将活动触点称为“刀”，固定触点称为“掷”。
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常用电子仪器原理与使用 万用表的转换开关是多刀多掷的，而且各刀之间是联动的。 当转换开关转到某一位置时，可动触点就和某个固定触点 闭合，从而接通相应的测量电路。
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直流电流档分流电阻的确定
第一步确定总分流电阻
R FL3 R0 R0*I0 KFL1 IminI0
第二步确定各原件的数值 R F L n*Im nI0 (R F L 3R '0 )
第三步确定各原件的数值
R R F1
FL1
R R R F 2
F L 2 F L 1
RRR F 3
结论： 任一档电流限和该档电阻的乘积为常数，等于： I0（RFL＋R’0） 该值称为测量直流电流时的最大压降。
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常用电子仪器原理与使用 2、直流电压测量原理 电压档是采用指针式的磁电式电流表作为指示器的。 万用表的直流电压档实际上是一个多量程的直流电压表。 通过电流表的电流大小（表现为指针偏转的角度）与被 测电压成正比，并在电流表上直接读出电压值刻度。
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图中D2做半波整流用。当交流电压正半周时，D2导通，于是 在表头和分流电阻R上产生整流电流，使表针偏转。 D1为反向保护二极管，起到保护D2的作用。 人们习惯以有效值来量度交流电压，因此万用表度盘上的刻度 也是以有效值来表示的。对于全波整流kf=1.11，对于半波整流 kf=2.22。
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§1.1 模拟万用表的结构
万用表的面板上有带有多条标度尺的标度盘、带转换开关 的旋钮、调零旋钮和接线柱等。
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§1.1 模拟万用表的结构
万用表主要由表头（指示部分）、测量电路、转换开关等 三部分组成。
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1、表头
表头用以指示被测量的值。 万用表的表头一般都采用灵敏度高，准确度好的磁电式直流微安 表。 表头的基本参数包括表头内阻、灵敏度和直线性。 内阻指动圈所绕漆包线的直流电阻，严格讲还应包括上下两盘游 丝的直流电阻。内阻高的万用表性能好。多数万用表表头内阻在 几千欧姆左右。 灵敏度指表头指针达到满刻度偏转时的电流值，数值越小，灵敏 度越高，表头特性就越好。通常灵敏度只有几微安到几百微安。 表头直线性是指表针偏转幅度与通过表头电流强度幅度是相互一 致的。
分路电阻值 kFL R 0
kFL 1
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优点： 各档分流电阻分别调整，不影响其他各档阻值。
缺点： 1、转换开关的接触电阻会引起小电流档较大误差。 2、接触开关接触不良，会烧毁表头。 3、各档位的阻尼时间不同，会引起误差。
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常用电子仪器原理与使用 2）闭路抽头转换式 各分流电阻彼此串联，然后再与表头并联，从而形成 一个闭合回路。当转换开关K换到不同位置时，可以 改变分流电路值，达到变化量程的目的。 Im1>Im2>Im3
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4、万用表的符号
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§1.2 模拟万用表的原理 1、直流电流测量原理
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万用表的直流电流测量电路实际上是一个多量程的直流 电流表。
有开路个别转换式和闭路抽头转换式分流电路。
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1）开路个别转换式
分流系数
k FL Ix I0
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3、 交流电压测量原理
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磁电式电流表只能测量直流信号，因此测量交流电压时需 要在指示器前加检波器将其转换成直流电压来测量，并可 提高仪器的输入电阻，降低输出电阻。
万用表的测量装置为直流微安表头，以致测量交流电压时， 必须引入整流元件，构成整流系的交流电压表，分为半波 整流和全波整流两种，其中多用半波整流方式。
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常用电子仪器原原理与使用
测量线路用以将各种被测量转换成适合表头测量的微小直 流电流。
万用表的测量电路实质上就是多量限的直流电压表，多量 限的直流电压表，多量限的整流式直流电压表以及多量限 的欧姆表的组合。
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有单独配用附加电阻和共用附加电阻两种。
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1）单独配用附加电阻
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1）单独配用附加电阻
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优点： 不同电压档用不同的附加电阻，互不影响。 缺点： 体积大、造价高
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2）共用附加电阻
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2）共用附加电阻
常用电子仪器原理与使用
优点： 可以节省绕线，降低造价 可以减小体积 缺点： 附加电阻变质或损坏时，会影响高电压档的测量。