加油站 1——数字万用表的种类

尽管数字万用表面世的时间并不长，但其产品的种类很多，下面介绍几种分类方法。

1）按量程转换方式分类

数字万用表按量程转换方式，可分为手动量程（MAN RANGZ）、自动量程（AUTO RANGZ）和自动／手动量程（AUTO／MAN RANGZ）三类。

（1）手动量程转换式数字万用表内部结构较为简单，价格也相对低。常用的三位半仪表均属于手动量程转换式数字万用表，如图 2－1所示。这种万用表操作比较烦琐，量程选择不合适时易使仪表过载而损坏。

（2）自动量程选择式数字万用表，在功能选择部分没有量程切换挡，其测量范围由表内自动识别和转换，如图 2－2所示。这种仪表使用方便，但价格较高。

（3）自动／手动量程的数字万用表，具有手动量程／自动量程选择开关，使用很方便。

2）按工作原理分类

数字万用表按工作原理（即A／D转换电路的类型），可分为比较型、积分型、V／T型和复合型。目前使用较多的是积分型数字万用表，其中 3 1／2（三位半）的数字万用表的应用最为普遍。

3）按应用领域分类

数字万用表按使用领域不同，可分为计量用高精度数字万用表、台式数字万用表、便携式数字万用表和嵌入式数字万用表。

数字万用表为适合不同的应用领域，做成了许多种外形，以满足不同使用场合的需要，如图 2－3所示。

4）按显示数字位数分类

数字万用表根据显示数字位数不同，可分为 3 1／2（三位半）、4 1／2（四位半）、5 1／2（五位半）、6 1／2（六位半）、7 1／2（七位半）、8 1／2（八位半）等。

常用数字万用表显示数字位数一般为 3～ 8位，即有效读数为 3～ 8位，最大值分别为1 999、19 999、199 999、1 999 999、19 999 999和 199 999 999，并由此构成不同型号的数字万用表。近年来，市场上又推出了 3 3／4位数字万用表，其最大显示值为 3999或 2999对应的数字显示。

5）按功能及用途分类

数字万用表按功能及用途不同，可分为普及型数字万用表、多功能型数字万用表、高精度智能型数字万用表、数字模似双显式数字万用表、多重显示数字万用表和视波万用表。

（1）普及型数字万用表一般是三位半表，功能比较简单，通常只有 5个基本测量功能：DCV、ACV、DCA、ACA、Ω及h _FE 。其价格与指针式万用表差不多。

（2）多功能型数字万用表设置了电容挡、温度挡、频率挡，有些产品还有语音功能。多功能型数字万用表如DT－870、DT－890、DT－9205、RD700等，如图 2－4所示。

（3）高精度智能型数字万用表。智能式数字万用表包括中档型和高档型，其精度通常在四位半及以上。除常用的测量电流、电压、电阻、三极管放大系数等功能外，还可测量温度、频率、电平、电导及高电阻（可达 10000MΩ）等，有些还有示波器功能、读数保持功能。常见型号有DT－930F、DT930F＋、DT－980、UT88B等，如图 2－5所示。

（4）数字模拟双显式数字万用表，采用数字量和模拟量同时显示，可以观察正在变动的量值参数，弥补数字表对检测对象在不稳定状态时出现的不断跳字的缺陷，兼有模拟表与数字表的优点。

（5）多重显示数字万用表具有同时显示多组数据的功能，可瞬时读数并详细分析，有的还具有存储功能，如图 2－6所示。

（6）视波万用表除具有大家熟悉的一般万用表的功能之外，还具有 44～ 400ks／s的采样频率，2～ 50kHz交流电压测量带宽和波形观测功能。测量时通过“自动”（AUTO）键（有的表为DIS键）一键转换，不需要复杂的按键操作便可轻而易举地看到被测量信号的波形，基本不需要调节。视波表从指针式万用表→数字式万用表→视波万用表发展而来，故称为第三代万用表，如图 2－7所示。目前市场上的视波表型号比较多，但都是以万用表芯片为核心，配以点阵液晶和带高速A／D的CPU，所以成本相对较低，售价一般为几百元不等。

中转站——数字示波表与视波万用表的区别

加油站 2——数字万用表的功能及特点

同指针式万用表相比，数字万用表有其明显的特点。

1）数字显示直观准确

数字万用表普遍采用先进的数显技术（LCD液晶显示器或LED发光二极管显示器），显示清晰直观、读数准确。它既保证了读数的客观性，又符合人们的读数习惯，能够缩短读数或记录时间。

2）准确度高

准确度是反映测量结果与真实值一致性的程度。数字万用表的准确度可以达到相当高，这是指针式万用表望尘莫及的。数字万用表基本量程（通常为最低直流电压挡）的精度最高，随着量程的扩展或经各种转换器后精度指标会下降。

一般三位半数字万用表基本量程的精度可达±0.5％～ ±0.1％，四位半数字万用表达±0.05％～ ±0.07％，五位半仪表达±0.01％～ ±0.005％，七位半仪表则达±0.000 1％。

3）分辨率高

分辨率可反映仪表灵敏度的高低。数字万用表的分辨率是指最低量程上末位一个字所对应的电压值，是仪表对下限被测量值的反应能力。三位半数字万用表的分辨率可达 0.1mV，即 100μV，四位半仪表达 10μV，八位半仪表则高达 10nV （1V＝1 000mV，1mV＝1 000μV，1μV＝1 000nV）。

注意：数字万用表的准确度和分辨率是两个不同的概念。分辨率表征仪表的“灵敏性”，即对微小电压的“识别”能力；准确度反映测量的“准确性”，即测量结果与真值的一致程度。

在实用上，并不是准确度和灵敏度越高越好，这要根据被测的具体对象而定，否则也是一种浪费。一般来讲，三位半（3 1／2）或四位半（4 1／2）数字万用表已能满足通常的测量需要。

4）输入阻抗高，测量参数多

测量电压时，数字万用表具有很高的输入阻抗，这样在测量过程中从被测电路中吸取的电流极少，不会影响被测电路或信号源的工作状态，能够减小测量误差，从而提高测量的准确性。

普及型数字万用表不仅可以测量直流电压（DCV）、交流电压（ACV）、直流电流（DCA）、交流电流（ACA）、电阻（Ω）、二极管正向压降（VF）、晶体管发射极电流放大系数（h _FE ），还能测电容量（C）、检查线路通断的蜂鸣器挡（BZ）等。

有的仪表还具有电感挡、温度（T）、频率（f）挡、信号挡、AC／DC自动转换功能等，如图 2－9所示。

5）自动化和智能化程度很高，具有完善的保护电路

许多型号的数字万用表采用CMOS集成电路，双积分A／D转换，具有自动校零、自动极性选择、自动量程转换、超量程指示等许多自动化、智能型功能。

手持式数字万用表采用单片A／D转换器，外围电路比较简单，只需少量辅助芯片和元器件。近年来单片数字万用表专用芯片不断问世，使用一片IC即可构成功能比较完善的自动量程数字万用表，为简化设计和降低成本创造了有利条件。

新型数字万用表除了具有ACV、DCV、ACA、DCA、电阻、电容、频率、二极管等比较常用的测试功能外，有的数字万用表还增加了一些新颖实用的测试功能。例如：读数保持（HOLD）、温度（℃）、逻辑测试（LOGIC）、真有效值（TRMS）、相对值测量（RELΔ）、最小值／最大值、自动关机（AUTO OFF POWER）等。如图 2－10所示为Agilent U3402A五位半数字万用表的外形图。

有的数字万用表设有自动电源切断电路，当仪表工作时间为 30～ 60min时，电源自动切断电路，仪表进入睡眠状态。

中转站——数字万用表液晶显示器常见内容的含义

加油站 3——数字万用表的面板

数字万用表的面板组成如图 2－11所示。从面板上看，数字万用表由液晶显示屏、功能／量程转换开关、电源开关及按键、表笔插孔等组成。

1）液晶显示屏

液晶显示屏直接以数字形式显示测量结果。普及型数字万用表多为 3 1／2位（三位半）仪表（如DT9205A型），其最高位只能显示“1”或“0”（0也可消隐，即不显示），故称为半位，其余 3位是整位，可显示 0～ 9全部数字。三位半数字万用表的最大显示值为 1 999。

数字万用表的位数越多，其灵敏度越高。4 1／2（四位半）仪表，最大显示值为±19999。

2）功能／量程转换开关

功能／量程转换开关位于表的中间，用于测量时选择项目（手动量程切换式数字万用表，该开关还用于选择量程）。由于液晶屏最大显示数为±1 999，不到满度 2 000，所以量程挡的首位数几乎都是 2，如 200Ω、2kΩ、2V……数字万用表的量程比指针式万用表要多，如DT9205A数字万用表，电阻量程从 200Ω至 200MΩ，有 7挡。除了直流电压、电流和交流电压及h _FE 挡外，还增加了指针式万用表少见的交流电流和电容量等测试挡。

3）电源开关及按键

大多数数字万用表都设置有电源开关（ON／OFF），同时，万用表的面板上还设置有一系列按键，主要包括数据保持键、回读键、退出键、设置键、左（右）选择键、递增（减）键、背光开关键、测试键等，不同型号及档次的万用表，其按键设置情况不一样。

4）表笔插孔

表笔插孔一般有 4个。标有“COM”字样的为公共插孔，通常插入黑表笔；标有“V／Ω”字样的插孔应插入红表笔，用于测量电阻值和交／直流电压值；测量交／直流电流有两个插孔，分别为“A”和“20A （或 10A）”，供测量较大电流时插入红表笔；标有“VΩHz”字样的是电压（V）、电阻（Ω）、信号频率（Hz）等项目的检测插孔。

加油站 4——数字万用表的电路原理

普通数字万用表的电路原理框图如图 2－12所示。双积分A／D转换器是数字万用表的“心脏”，通过它实现模拟量－数字量的转换。外围电路主要包括功能转换器、功能及量程转换开关、LCD或LED显示器；此外，还有蜂鸣器振荡电路、驱动电路、检测线路通断电路、低电压指示电路等驱动电路。有的表还设有电容测量电路、温度测量电路、自动延时关机电路等（如DT890C＋、M890D、KT105等型号）。更新型的还有电感、频率测量电路（如DT930F＋、KT102、VC9808等型号）。

A／D转换器是数字万用表的核心，采用单片大规模集成电路。大规模集成电路采用内部异或门输出，可驱动LCD显示器，耗电量小。它的主要特点是：单电源供电，且电压范围较宽，使用 9V层叠电池供电，以实现仪表的小型化；输入阻抗高，利用内部的模拟开关实现自动调零与极性转换。尽管A／D转换速度较慢，但能满足常规电路测量的需要。

常见的物理量都是幅值（大小）连续变化的所谓模拟量（模拟信号）。指针式万用表可以直接对模拟电压、电流进行显示。而对数字式万用表，需要把模拟电信号（通常是电压信号）转换成数字信号，再进行显示和处理（如存储、传输、打印、运算等）。

数字信号与模拟信号不同，其幅值（大小）是不连续的。也就是说数字信号的大小只能是某些分离的数值。就像人站在楼梯上时，人站的高度只能是某些分离的数值一样。这种情况被称为是“量化的”。若最小量化单位（量化台阶）为Δ，则数字信号的大小一定是Δ的整数倍，该整数可以用二进制数码表示。但为了能直观地读出信号大小的数值，需经过数码变换（译码）后由数码管或液晶屏显示出来。

3 1／2数字万用表大多采用ICL71O6（或TSC7lO6、TC7lO6）型CMOS单片A／D转换器。一般的仪器仪表生产者、使用者只要知道该类集成电路的引脚及特性，就能使用了。

中转站——蜂鸣器的功能

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