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3.1 数字万用表的结构组成
数字万用表与指针万用表相比，具有灵敏度高、准确度高、显示清晰、直观等特点。图3-1为数字万用表的实物外形。
数字万用表的液晶显示屏可以直观显示测量的数值结果、单位及其他警告或表示信息。不同的数字万用表，其液晶显示屏上的标注信息内容和位置都有所区别。
图3-2为优利德UT58A型数字万用表的液晶显示屏。
图3-3为米尼帕ET-988型数字万用表的液晶显示屏。
图3-4为数字万用表的功能旋钮。通常，数字万用表都具备测量电阻、交流电压、直流电压、交流电流、直流电流、电容、电感和频率等功能。功能旋钮用于调整设置不同的测量功能挡位及相应的量程。
有些数字万用表具有自动量程调整功能。这种数字万用表的功能旋钮仅标注有功能挡位（测量项目），没有量程选择。图3-5为具有自动量程选择功能的数字万用表功能旋钮。操作人员只需将功能旋钮调整至相应的功能挡位，数字万用表便会根据实际的测量情况自动实现测量功能。非常智能、方便。
数字万用表的功能按钮通常位于液晶显示屏与功能旋钮之间，主要有电源按钮、峰值保持按钮、背光灯按钮及模式切换按钮等。
图3-6为典型数字万用表上的功能按钮。
不同数字万用表所设置的功能按钮不同。图3-7为自动量程调整数字万用表的功能按钮。这类万用表通常都会有一个“MODE”模式切换按钮，用于实现不同测量功能的切换。
图3-7 自动量程调整型数字万用表上的“MODE”模式切换按钮
如图3-8所示，检测及表笔插孔通常位于数字万用表的下方，用于连接测量表笔或附加测试器。
附加测试器是数字万用表的附加配件，主要用于检测电容器的电容量、电感器的电感量、三极管的放大倍数等。图3-9为数字万用表的附加测试器。
数字万用表不采用模拟万用表的表头、指针及驱动表头的装置，由电子电路进行处理，用液晶显示屏显示数字，具体地说，是由A/D变换器和数字电路构成的，此外还有为其供电的电源。
典型数字万用表的内部电路结构如图3-10所示。
数字万用表测量的核心部分是A/D变换器。A/D变换器的功能就是将电压、电流等物理量（在这里被称为模拟信号）变成数值化的数字信号，用直接读取数值的方式取代指针和刻度盘的读数方式。在PM3数字万用表中使用被称为ΔΣ方式的A/D变换器，如图3-11所示。
图3-11 ΔΣ方式A/D变换器的结构
数字万用表将被测量的物理量变成数字信号，经数字处理和运算后变成数码信号，直接由液晶显示屏显示出被测物理量的数值和单位。直流电压的检测和显示电路是数字万用表的基本电路。电流和电阻的检测是先将输入的电流量和电阻量转换成直流电压，再进行数字处理和显示。
被测对象是电流时，电流会流过表内设置一定数值的电阻，测得在该电阻上的电压降，再通过对直流电压的检测变换成电流值显示出来。
被测对象是电阻时，表内会有电流输出加到被测电阻上，电阻上会有电压降，该电压与电阻值成正比，通过检测电阻上的电压，可求得电阻值，并进行数码显示。
检测交流电流和交流电压时，要经过整流电路，将交流变成直流后再进行测量。由此可见，直流电压测量电路是数字万用表的基本电路。
数字万用表的内部电路结构如图3-12所示。
数字万用表主要由检测功能选择开关、分压器、电阻/电压变换器、电流/电压变换器、整流器、A/D变换器和数字处理显示器等构成。连接表笔的部分被称为输入选择和变换部分，主要的信号处理和显示是直流电压测量部分。直流电压的测量和显示部分由大规模集成电路和微型贴片元器件组成。
由上图可知，输入电路由功能选择开关、输入选择和信号变换电路构成。检测表笔与测量端子相连。该数字万用表功能选择开关设有6个挡位，分别是直流电压检测（DCV）、交流电压检测（ACV）、电阻检测（Ω）、直流电流检测（DVA）、交流电流检测（ACA）和电源关断（OFF）等。
图3-13是数字万用表的分压电路，采用4个电阻串联起来进行分压。有些数字万用表采用更多个分压电阻，测量范围更宽。
用数字万用表检测电路某一部位的直流电压时，首先经过一个分压器，将输入电压的幅值衰减后，再送入直流电压检测电路。直流电压的检测是将直流电压（模拟量）变成数字量，再进行检测和显示，直流电压检测电路只能测量0、400mV的电压，大于400mv的电压会超出电路的测量范围，必须进行衰减。
当测量0～400mV的直流电压时，被测电压信号可直接送到测量电路。
当测量400mV～4V的电压时，开关转换到4V量程的位置，输入电压被衰减为1/10后再送到电压测量电路，即 U O = U i /10。
当测量4～40V的电压时，开关转换到40V量程的挡位，输入电压被衰减为1/100后再送到电压检测电路，即 U O = U i /100。
当测量40～400V的电压时，开关转换到400V量程的挡位，输入电压被衰减为1/1000后再送入电压检测电路，即 U O = U i /1000。
直流电流的检测功能（DCA）是由电流/电压变换器将直流电流信号转换成电压信号后，再送到直流电压检测电路进行A/D变换和数字处理，最后将电压检测的结果转换成电流值显示。直流电流检测输入电路是由开关和分流电阻构成的。输入电流流过分流电阻后，在电阻上产生电压降，该电压被送到直流电压检测电路。分流电阻的阻值也应适应直流电压检测电路的检测范围。
图3-14是数字万用表的分流电路，由开关和分流电阻等构成，它将输入电流转换成直流电压再进行测量。
图示电路适于0～400mA直流电流的测量，分为4个挡位（量程）：
1kΩ分流电阻适于0～0.4mA电流的测量，输入电流会在1kΩ电阻上产生电压降。如果电流为0.2mA，则1kΩ电阻上会有1kΩ×0.2mA=200mV的电压降。该电压送入直流电压检测电路进行检测，然后进行数字处理和数码显示。数字处理电路中的运算和控制电路根据开关的位置进行计算，显示屏显示电流的数值（0.2mA）。分流电阻1kΩ标准电阻可检测电流的范围为0.4mA。
100Ω分流电阻适于检测0.4～4mA的电流；10Ω分流电阻适于检测4～40mA的电流；1Ω分流电阻适于检测40～400mA的电流；更大的电流设有专用的插口和分流电阻。
数字万用表检测电阻的方法是通过表内电路为被测电阻提供电流，通过在被测电阻上产生的电压降，将电阻测量变换成直流电压的测量方式，最后根据开关的量程显示电阻的数值。电阻/电压变换器如图3-15所示，有两种电阻/电压变换方式：一种采用恒流式电阻/电压变换方式；另一种采用恒压式电阻/电压变换方式。
恒流式电阻/电压变换方式是在表内设一恒流供电电路。测量电阻时，恒流电路为被测电阻Rx供电，在被测电阻上产生电压降，电阻的阻值不同，电压降也不同，这样就将电阻的阻值测量变成了直流电压的测量。
恒压式电阻/电压变换方式是在表内设置一个恒压产生电路，输出的恒定直流电压经标准电阻后为被测电阻Rx供电，被测电阻与标准电阻串联形成分压电路，从被测电阻Rx上所取得的直流电压值与电阻值成正比，将此处的电压送到直流电压检测电路进行检测，再经过换算求得电阻值并显示出来。
交流电压和交流电流的检测都要经过整流器变成直流电压后再检测，如图3-16所示。
从图中可见，交流电压先进分压器（选择量程），再将输入的交流电压变成直流电压进行测量和显示。交流电流经电流/电压变换器（分流电路）选择量程后，由整流器变成直流电压再进行测量和显示。