1.4　数字万用表的测量原理

数字万用表通过测量选择开关的转换，即可构成电压表、电流表、欧姆表、电容表等，去测量相应的物理量。

1.4.1　直流电压表

测量直流电压时，通过测量选择开关的转换，电路构成直流电压表，如图1-63所示。电阻1R、9R、90R构成分压器，被测电压U加在分压器的A、B两端间，A端为正，B端为负。数字表头（200mV电压表）仅测量取样电阻上的电压，取样电阻可以是分压器的一部分，也可以是分压器的全部。改变取样比，即可改变量程。

图1-63中，当数字表头输入端IN接入①端时，整个分压器都是取样电阻，取样电压UIN=U。当数字表头输入端IN接入②端时，取样电阻为1R+9R，取样电压，量程扩大为10倍。当数字表头输入端IN接入③端时，取样电阻为1R，取样电压，量程扩大为100倍。

由于取样电压的变化倍率为10的整数倍，因此，只需相应移动LCD显示屏中显示数字的小数点位置，即可直观地显示出被测电压的实际数值。取样比的改变和小数点位置的移动，由测量选择开关根据量程同步控制。

1.4.2　直流电流表

测量直流电流时，通过测量选择开关的转换，电路构成直流电流表，如图1-64所示。取样电阻R构成电流→电压转换器，被测电流I由A端进、B端出，在取样电阻R上必然产生电压降UR，UR=I×R，数字表头（200mV电压表）测量取样电阻上的电压降，便可间接测得电流值。改变取样电阻的大小，即可改变量程。

如图1-65所示，取样电阻由1R、9R、90R等电阻构成，当被测电流输入端A和数字表头输入端IN接入①端时，取样电阻R1=90R+9R+1R=100R。当被测电流输入端A和数字表头输入端IN接入②端时，取样电阻R2=9R+1R=10R，缩小为R1的，要获得相同的电压降电流必须增大10倍，即量程扩大为10倍。当被测电流输入端A和数字表头输入端IN接入③端时，取样电阻R3=1R，缩小为R1的 ，量程扩大为100倍。

由于取样电阻的变化倍率为10的整数倍，因此，只需相应移动LCD显示屏中显示数字的小数点位置，即可直观地显示出被测电流的实际数值。取样电阻的改变和小数点位置的移动，由测量选择开关根据量程同步控制。

1.4.3　交流电压表

测量交流电压时，通过测量选择开关的转换，电路构成交流电压表，如图1-66所示。交流电压挡与直流电压挡共用一个分压器，所不同的是测量交流电压时，在数字表头输入端IN与分压器之间增加了一个交流→直流变换器，将取样电阻上的交流电压转换为直流电压送入数字表头测量显示。

交流→直流变换器同时能够将交流电压的峰值校正为有效值，因此LCD显示屏显示的读数为被测交流电压的有效值。

1.4.4　交流电流表

测量交流电流时，通过测量选择开关的转换，电路构成交流电流表，如图1-67所示。与图1-65相比可见，交流电流表只是在直流电流表电路基础上增加了一个交流→直流变换器，将被测交流电流I在取样电阻上的交流电压降转换为直流电压降再送入数字表头测量显示。同样因为交流→直流变换器的校正作用，LCD显示屏显示的读数为被测交流电流的有效值。

1.4.5　欧姆表

测量电阻时，通过测量选择开关的转换，电路构成欧姆表，如图1-68所示。标准电阻R0和被测电阻RX构成电阻→电压变换器，在两电阻上加一标准电压U，则R0和RX上分别按比例产生一定的电压降。由于标准电阻R0已知，因此，测量RX上的电压降UX即可间接测得被测电阻RX的阻值。

根据数字表头中集成电路IC7106的特性，当RX=R0时显示读数为1000，合理设计R0的取值，便可使LCD显示屏直接显示被测电阻的阻值。改变标准电阻R0的大小，即可改变量程。

如图1-69所示，标准电阻R0包括1R、9R、90R。当标准电压U接入③端时，R0=1R。当标准电压U接入②端时，R0=1R+9R=10R，量程扩大10倍。当标准电压U接入①端时，R0=1R+9R+90R=100R，量程扩大100倍。

由于标准电阻的变化倍率为10的整数倍，因此，只需相应移动LCD显示屏中显示数字的小数点位置，即可直观地显示出被测电阻的阻值。标准电阻的改变和小数点位置的移动，由测量选择开关根据量程同步控制。

1.4.6　电容表

测量电容时，通过测量选择开关的转换，电路构成电容表，如图1-70所示。电容→电压变换器将被测电容CX转换为相应的交流电压，再由交流→直流变换器将交流电压转换为直流电压送入数字表头测量显示。

电容→电压变换器电路原理如图1-71所示，测量信号源为400Hz正弦波信号，通过被测电容CX耦合至放大器IC进行放大，Uo为放大后的输出信号。

IC的放大倍数A取决于反馈电阻Rf与被测电容CX的容抗之比，即RfωCX，CX的容量越大，IC的放大倍数越大。由于400Hz正弦波信号源的频率和振幅均为恒定，因此，输出信号Uo的大小即反映了被测电容CX的容量大小。

如图1-72所示为数字电容表量程转换原理。放大器的反馈电阻Rf包括1R、9R、90R，当IC反相输入端接入③端时，Rf=1R。当IC反相输入端接入②端时，Rf=1R+9R=10R，根据A=RfωCX，反馈电阻Rf越大，IC的放大倍数越大，Rf扩大10倍，量程即扩大10倍。当IC反相输入端接入①端时，Rf=1R+9R+90R=100R，量程扩大100倍。

由于反馈电阻Rf的变化倍率为10的整数倍，因此，只需相应移动LCD显示屏中显示数字的小数点位置，即可直观地显示出被测电容的容量。反馈电阻Rf的改变和小数点位置的移动，由测量选择开关根据量程同步控制。