【毕业设计论文】基于protel的多功能数字万用表的设计与实现（含word文档） .pdf

I 基于 protel 的多功能数字万用表的设计与实现 目录 摘要I 1 万用表的应用0 1.1 万用表的种类.0 1.2 万用表的组成.0 1.3 万用表的结构特征.1 1.4 万用表的应用.2 2 万用表的设计3 2.1 万用表的基本工作原理.3 2.2 各测量档的原理及设计过程.10 2.3 万用表总电路的设计.16 2.4 电路参数.19 3 万用表的使用方法及注意事项21 3.1 直流电流测量.21 3.2 交直流电压测量.21 3.3 直流电阻测量.21 3.4 音频电平测量.21 3.5 电容测量.22 3.6 电感测量.22 II 3.7 晶体管直流参数的测量22 3.8 万用表的使用注意事项.24 4 万用表的安装与调试24 4.1 PCB 版的制作. 25 4.2 元器件的认识.26 4.3 色环的认识.30 4.4 元器件的焊接.31 4.5 机械部分的安装与调整.35 4.6 技术规范标准.37 5 故障的排除38 6 结论39 致谢40 参考文献40 III 摘要 当代电子科学技术的迅猛发展，创造出了一个神奇的世界。多少人 闯进了电子宫殿，在那里自由地摘取一颗颗耀眼的明珠。多少人刚刚迈 入电子宫殿的大门，正在深深求精。在这条走向成功的道路上，众多的 电子爱好者无一不喜爱过手中必备的工具万用表。 虽然万用表在向数字化、智能化方向发展，但是由于指针式万用表具 有结构简单，用途广，使用方便，可靠性高，价格便宜等优点，仍是检 测电器元件最常用的检测工具。 万用表是一种多功能、多量程的便携式电工仪表。这次设计的万用 表是磁电系整流式便携式多量限万用电表。可供测量直流电流，交直流 电压，直流电阻等，具有量程多，分档细，灵敏度高，体形轻巧，性能 稳定，读数清晰，使用方便，适合于电子仪器，无线电电讯，电工，工 厂实验室等广泛使用的万用电表。 关键词：表头 指针 准确度 分辨力 整流式 AbstractAbstractAbstractAbstract IV Contemporary rapid development of electronic science and technology to create a magical world. How many people broke into the e-palace, where the removal of free dolphin dazzling pearl. How many people have just entered the door E-palace, is a deep refinement. On this road to success, many electronics enthusiasts are all over the hands of the necessary tools like - multimeter. Although the multimeter to the digital, intelligent direction, but due to Analog Multimeter has a simple structure, wide use, easy to use, high reliability and low price is still the most commonly used test electrical components detection tools. Multimeter is a versatile, multi-range of portable electrical instruments. The design of the multimeter is a portable magnetic system rectifier limit of large quantities multimeter. For measuring DC current, AC and DC voltage, DC resistance and so on, with more range, sub-file size, high sensitivity, compact shape and stable performance, clear reading, easy to use, suitable for electronic devices, wireless telecommunications, electrical, factory laboratory And other widely used multimeter. Keywords:Keywords:Keywords:Keywords: table pointer accuracy resolution rectifier 0 1 万用表的应用 1.11.1 万用表的种类万用表的种类 万用表分为指针式、数字式两种。随着技术的发展，人们研制出微 机控制的虚拟式万用表，被测物体的物理量通过非电量/电量，将温度等 非电量转换成电量，再通过 A/D 转换，由微机显示或输送给控制中心， 控制中心通过信号比较做出判断，发出控制信号或者通过 D/A 转换来控 制被测物体。 1.21.2 万用表的组成万用表的组成 万用表由表头、测量电路及转换开关等三个主要部分组成。 1.2.11.2.1 表头表头 它是一只高灵敏度的磁电式直流电流表，万用表的主要性能指标基 本上取决于表头的性能。表头的灵敏度是指表头指针满刻度偏转时流过 表头的直流电流值，这个值越小，表头的灵敏度愈高。测电压时的内阻 越大，其性能就越好。表头上有四条刻度线，它们的功能如下：第一条 （从上到下）标有 R 或，指示的是电阻值，转换开关在欧姆挡时，即 读此条刻度线。第二条标有和 VA，指示的是交、直流电压和直流电流 值，当转换开关在交、直流电压或直流电流挡，量程在除交流 10V 以外 的其它位置时，即读此条刻度线。第三条标有 10V，指示的是 10V 的交 流电压值，当转换开关在交、直流电压挡，量程在交流 10V 时，即读此 1 条刻度线。第四条标有 dB，指示的是音频电平。 1.2.21.2.2 测量线路测量线路 万用表的测量线路是用来把各种被测量转换到适合表头测量的微小 直流电流的电路，它由电阻、半导体元件及电池组成 。它能将各种不同 的被测量（如电流、电压、电阻等）不同的量程，经过一系列的处理（如 整流、分流、分压等）统一变成一定量限的微小直流电流送入表头进行 测量。 1.2.31.2.3 转换开关转换开关 万用表中各种测量种类及量程的选择是靠转换开关的切换来实现 的。转换开关里面有固定触点和活动触点，当固定触点和活动触点闭合 时接通电路。 活动触点称为“刀”,固定触点通常称为“掷”。万用表中所用的转换 开关往往都是特别的，通常有多刀和几十个掷，各刀之间是相互同步联 动的，旋转“刀”的位置可以使得某些活动触点与固定触点闭合，从而 相应的接通所需要的测量电路。 1.31.3 万用表的结构特征万用表的结构特征 万用表采用高灵敏度的磁电系整流式表头，造型大方，设计紧凑， 结构牢固，携带方便，零部件均选用优良材料及工艺处理，具有良好的 电气性能和机械强度。其特点为： 测量机构采用高灵敏度表头，性能稳定； 2 线路部分保证可靠、耐磨、维修方便； 测量机构采用硅二极管保护，保证过载时不损坏表头，并且线路设 有 0.5A 保险丝以防止误用时烧坏电路； 设计上考虑了湿度和频率补偿； 低电阻档选用 2干电池，容量大、寿命长； 装有提把，不仅便于携带，而且可在必要时作倾斜支撑，便于读数。 1.41.4 万用表的应用万用表的应用 在电子电路的测试、家用电器设备的维修、电子仪器检修、电子元 器件测量中，万用表是最普及、最常用的测量仪表。由于它操作简单、 功能齐全、便于携带、一表多用等特点，深受电工、电子专业工作者及 广大无线电爱好者的喜爱。 事实证明，万用表不及能检测电工、电子元器件的性能优劣，查找 电子、电气线路的故障，估测某些电气参数，有时还能代替专用测试仪 器，获得比较准确的结果，基本上可以满足电工、电子专业人员和业余 无线电爱好者的需要。因此，推广万用表的应用技术，实现一表多用， 既符合节约精神，又可在一定的程度上克服缺少专用仪器的困难。 3 2 万用表的设计 2.12.1 万用表的基本工作原理万用表的基本工作原理 万用表对被测电量进行测量的过程，是由测量电路实现的。如果要 设计一个型号的万用表，则首先要明白其最基本的工作原理，然后再按 照所设计的万用表功能而进行电路的具体设计，这里先介绍一下万用表 的基本工作原理见（图 2.1）。 图 2.1 指针式万用表最基本的的工作原理 它由表头、电阻测量档、电流测量档、直流电压测量档和交流电压 测量档几个部分组成，图中“”为黑表棒插孔，“”为红表棒插孔。 当我们把档位开关旋钮SA打到交流电压档时， 通过二极管VD整流， 电阻 R3 限流，由表头显示出来； 4 当打到直流电压档时不须二极管整流，仅须电阻 R2 限流，表头即可 显示； 打到直流电流档时既不须二极管整流，也不须电阻 R2 限流，表头即 可显示； 测电阻时将转换开关 SA 拨到档，这时外部没有电流通入，因此必 须使用内部电池作为电源， 设外接的被测电阻为 Rx， 表内的总电阻为 R， 形成的电流为 I，由 Rx、电池 E、可调电位器 RP、固定电阻 R1 和表头 部分组成闭合电路， 形成的电流 I 使表头的指针偏转。 红表棒与电池的负 极相连，通过电池的正极与电位器 RP 及固定电阻 R1 相连，经过表头接 到黑表棒与被测电阻。 Rx 形成回路产生电流使表头显示。回路中的电流为： RRx E I + =式（2.1） 从上式可知： I 和被测电阻 Rx 不成线性关系，所以表盘上电阻标度尺的刻度是不 均匀的。当电阻越小时，回路中的电流越大，指针的摆动越大，因此电 阻档的标度尺刻度是反向分度。 当万用表红黑两表棒直接连接时， 相当于外接电阻最小 Rx=0， 那么： R E RRx E I= + =式（2.2） 此时通过表头的电流最大，表头摆动最大，因此指针指向满刻度处， 向右偏转最大，显示阻值为 0.请看电阻档的零位是在左边还是在右边， 5 其余档的零位与它一致吗？反之，当万用表红黑两表棒开路时 Rx， R 可以忽略不计，那么： 0 Rx E RRx E I + =式（2.3） 此时通过表头的电流最小，因此指针指向 0 刻度处，显示阻值为。 2.1.12.1.1 直流电流的测量直流电流的测量 万用表的直流测量电路，实质上是一个多量程的直流电流表。通常 采用闭路式多量程分流器电路构成，见（图 2.2） 图 2.2 直流电流测量电路 其关系式:1m 1 gpg 1IU I )R(RI R= + =式（2.4） 12m2RIUR=式（2.5） )R(RIUR213m3+=式（2.6） 式中，Rp=R1+R2+R3+R4,测量电路中，各分流电阻彼此串联，再与 表头并联，形成一个闭合环路，经转换开关切换，改变与表头并联的分 流电阻阻值，以实现测量不同量程的电流。并联分流电阻的个数越多， 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:24-Dec-2009Sheet of File:C:Documents and SettingsAdministrator kM.ddbDrawn By: R1R2R3 A R4 -+ + - 6 并联支路电阻值就越大，其直流电流的量程就越小。图中所示的电路中， R1R3 为分流电阻，经转换开关切换在不同位置上，直流电流量程 I1I2I3。 2.1.22.1.2 直流电压的测量直流电压的测量 万用表的直流电压测量电路，实质上是一个多量程的直流电压表。 采 用附加电阻与表头的串联，可以扩大电压测量的范围。万用表常用的电 路是高低电压档的附加电阻共用，即共用式附加电阻电路，见（图 2.3） 所示。 图 2.3 直流电压测量电路 其关系式：0V11RSUR×=式（2.7） V122)SU(UR=式（2.8） V233S)U(UR=式（2.9） 式中，R0 是电流表的等效电阻，Sv 称为直流电压灵敏度，它是电流 表灵敏度的倒数。例如，用 50A 的电流表装成直流电压表，则 Sv=1/50 A=20000=20K/V。 共用式电路中，高电压档的附加电阻共用了低压档的附加电阻。这种 7 电路的优点是可以节省绕制电阻的材料，但这种电路也有缺点，那就是 当低电压档的附加电阻坏了，则高电压档也不能工作。 2.1.32.1.3 交流电压的测量交流电压的测量 由于万用表的表头是一个磁电系动圈式测量机构，只能接受直流信 号，而不能直接接受交流信号。用磁电系的表头测量交流电量，必须把 交流信号整流成直流信号，再送给磁电系表头，即把被测的交流电转换 成相应的直流电，才能进行交流电测量。万用表的交流电压测量电路用 的是半波整流或全波整流及共用附加电阻电路，见（图 2.4） 图 2.4 交流电压测量电路 其关系式：KO=P××K式（2.10） OKVSv×=式（2.11） R10V=SV×10 0101VVV RRR=式（2.11） R50V=SV×50 VVV RRR 10502 =式（2.12） 8 R250V=Sv×250 VVV RRR 502503 =式（2.13） R500V=SV×500 VVV RRR 2505004 =式（2.14） 式中，K0 为整流电路的工作总功率。P 是整流因数，全波为 1，半波 为 1/2. 是整流元件的整流效率，锗二极管在 0.981.00，硅二极管的 1.00。表中的 Sv 是交流电压的灵敏度。Rvo 是由直流电流表等效内 阻与整流元件内阻共同构成的整流系电压表内阻。 磁电系测量机构加上整流电路构成的整流式仪表， 指针偏转角正比于 整流电流的平均值，而正弦交流电的有效值与相应整流输出的平均值之 间，存在着确定的正比关系，所以只要在万用表的刻度上，按正弦波的 有效值来刻度，就可以直接读出正弦交流电的有效值。显然，利用万用 表测量非正弦交流电的有效值，将会由于波形的差异而带来测量误差。 由于受二极管非线性伏安特性和温度特性的影响，万用表的交流档的灵 敏度要比直流档的灵敏度低。 2.1.42.1.4 电阻的测量电阻的测量 万用表的电阻测量电路，实质上是一个多量程的电阻表。电阻表的基 本原理见（图 2.5）所示 9 图 2.5 电阻测量电路 其关系式：() ()IgIgRgRp=Im/式（2.15） RPRp 4 1 =式（2.16） Im/ ' 1 ER KZ =式（2.17） () () 11111 / ZKZZKZ RRRRR=式（2.18） () () 1011012 / ZKZZKZ RRRRR=式（2.19） 式中，Im 是将表头扩展成简单最小整数的电流值。Rz1 表示电阻×1 的中心电阻值， Rz10 表示电阻×10 档的中心电阻值，其余类推。RP 为 电位器代号。E是欧姆表内附电源的计算值。 当表内电池电压 E，表内电阻 RC 和调零电位器电阻 RP 一定时，表 头电流 I 与被测电阻 RX 之间存在一定的对应关系，即不同的被测电阻 10 RX 就会有不同的表头电流 I。如果表头的刻度线直接按电阻值刻度，就 可以直接读出电阻值的大小，所以测电阻值实际上仍是测电流值。 2.22.2 各测量档的原理及设计过程各测量档的原理及设计过程 2.2.12.2.1 档位设计要求档位设计要求 （1）直流电流档测量量程分 5 档 50A;0.5mA;5mA;50mA;500mA （2）直流电压档测量量程分 6 档 0.5V;2.5V;10V;50V;250V;500V （3）交流电压档测量量程分 4 档 10V;50V;250V;500V; （4）直流电阻档测量量程分 4 档 R×1;R×10;R×1K;R×10K （5）音频电平档 1022dB 2.2.22.2.2 测量档的设计测量档的设计 根据所设计万用表的参数及其档位的要求，我设计出了以下的电路。 （1）直流电流档的设计见(图 2.6) 从图中可以看出，利用转换开关的活动连接片“a”刀、 “b”刀分别 将固定触点 1、2、3、4、5 接到金属片 A 上，可以的得到五个不同的测 量直流电流的量限。0.5500mA 的四个电流量限采用的是闭路式分流器 电路，而最小的电流量程 0.05mA 档除把 0.5mA500mA 档的元件作为 11 表头的分流支路外，另外单独配用了分流电阻以实现分流。例如，当转 换开关接通 0.05mA 的触点时，R1R9 与表头电阻 RP、R10、R11 并联 构成分流器， 此时分流电阻最大， 所以电流最小。 当转换开关接通 0.5mA 的触点时，R1R4 与表头电阻 R5R9、RP 并联构成分流器，由于与表 头并联的分流电阻相对减小，所以量程就变大。当转换开关接到“3”位 置时，转换开关“A”的活动连接片“a”刀、 “b”刀的“3”接通了 5mA 的电流档，分流电阻 R1R3 构成了 5mA 电流档的分流器，与表头电阻 R4R9、 RP 并联， 此时的分流电阻又相对的减小， 所以电流档量程增大。 其他量程读者可以自己分析。 总之，万用表的电流档是由多多个电阻与表头并联，构成多量程的电 流表，量程越大，则分流电阻就越小，串到表头支路的电阻个数就越多。 图 2.6 直流电流档测量电路 12 （2）直流电压档的设计见（图 2.7） 从图中可以看出，利用转换开关的活动连接片“a”刀、 “b”刀分别 将固定触点 5、6、7、8、 、9、10 接到金属片 A 或 B 上，相应可以得到 六个不同的测量直流电压的量限。只有最低电压档 0.5V 是单独配用附加 电阻，其他各档则采用共用附加电阻的电路。在这个电路中，表头仍保 持与电流档所用的各分流电阻并联，然后串联附加电阻，这就相当于一 个灵敏度较低而电阻较小的表头与附加电阻串联。其好处是，可以使得 电流电压档与交流电压档共用一个附加电阻元件。 例如，当转换开关 A 的活动连接片“a”刀、 “b”刀与触点“5”连 接时，此时与表头 串联的附加电阻只有 5.5K。 路径是： 从 “” 开始Aab5.5K 2.33K1.4/2KA “” 。 因只串联一个 5.5K的分压电阻， 所以量程最小，只能测量 0.5V 以下的直流电压。 当转换开关 B 的活动连接片“a”刀、 “b”刀与固定触点“6”连接时， 此时与表头串联的附加电阻路径是：从“”开始经 35.5 K10 K ab2.33 K1.4/2 KA“” 。由于串联的附加电阻比 较小，因此量程比较小，接通的是 2.5V 直流电压档。 当活动连接片“a” 、 “b”与触点“7”连接时，表头串联的附加电阻 路径是：从转换开关 A 的“”开始：经 35.5 K10 K150 K “7” abB2.33 K1.4/2KA“” 。因串联的附加电 阻比 2.5V 档增加了一个 150 K的电阻，所以量程增大为 10V 档。 当滑动刀“a”和“b”接通了固定触点“8”时，表头串联电阻是： 13 35.5 K10 K150 K800 K“8” abB2.33 K 1.4/2 KA“” 。由于表头串联的附加电阻比 10V 档又增加了一 个 800K的电阻，所以量程增大为 50V。读者可以自己分析 250V 档和 500V 档。 总之，多量程电压档，是靠改变与表头支路串联的附加电阻的阻值而 达到改变其量程的目的，串联的附加电阻个数越多，则量程也就越大。 图 2.7 直流电压档测量电路 （3）交流电压档的设计见（图 2.8） 14 从图中可以看出，由 VD2 组成的半波整流电路，采用的整流元件是 2CP6 或 2CP 硅二极管。VD1 起保护作用，它为反向电压提供泄放回路， 以防止将 VD2 反向击穿。该电路仍保留着用于直流电流档的分流电阻， 它共用四个交流电压量程。通过转换开关的“a”刀、 “b”刀可以分别得 到四个不同的测量交流电压的量程。 当转换开关 C 的活动连接片“a”和“b”接通 10V 交流电压档时， 交流电流流经 35.5的附加电阻“a”“b” 经 VD2 整流为直流 送给磁电式表头。 当转换开关 C 的活动连接片“a”和“b”接通 50V 交流电压档时， 交流信号经 35.5K+10K+150K附加电阻“a”“b” 经 VD2 整流为直流送给磁电式表头。 15 图 2.8 交流电压档测量电路 当转换开关 C 的活动连接片“a”和“b”接通 250V 交流电压档时， 交流信号经 35.5K+10K+150K+180K附加电阻“a”“b” 经 VD2 整流为直流送给磁电式表头。 当转换开关 C 的活动连接片“a”和“b”接通 500V 交流电压档时， 交流信号经 35.5K+10K+150K+180K+1M附加电阻“a” “b” 经 VD2 整流为直流送给磁电式表头。 通过以上的分析得知，交流电压档测量高低不同的电压时，也是以 串联不同的附加电阻实现的，电压越高，串联的附加电阻就越大。本电 路采用闭合路式，即高量程档共用了低电量程档的附加电阻。另外，为 了使电路尽可能简化，交流电压的附加电阻也共用了直流电压的附加电 阻。 （4）电阻档的设计见（图 2.9） 16 图 2.9 电阻档测量电路 电路中 3K电位器为欧姆调零电位器， 22.5K电阻为表头的限流电 阻。该电路共有四个欧姆档，每一档的测量电路，都是通过转换开关切 换而成的，活动连接片“a”刀、 “b”刀、 “c”刀分别将固定触点 16、17、 18、15 接到金属片 D 和 E 上，就相应得到 R×1、R×10、R×1K、R× 10K 四个测量电阻的倍率档。 各档的欧姆中心值分别为 18、 180、 18K 和 180K。 2.32.3 万用表总电路的设计万用表总电路的设计 根据章节 2.2.2 中各档的测量电路，依此来组合成总电路图见（图 17 2.10） 它的显示表头是一个直流A 表，两个二极管反向并联并与电容并 联，用于保护限制表头两端的电压起保护表头的作用，使表头不至电压、 电流过大而烧坏。电阻档分为×1、×10、×1k、×10k、几个量程， 当转换开关打到某一个量程时，与某 18 图 2.10 万用表测量电路的总电路图 19 一个电阻形成回路，使表头偏转，测出阻值的大小。 它由 5 个部分组成：公共显示部分；直流电流部分；直流电压部分； 交流电压部分和电阻部分。线路板上每个档位的分布，最左面为直流电 流档，其次为直流电压档，然后为交流电压档，最右边是电阻档。 值得注意的是，测量交流电压档的附加电阻大部分是共用直流电档 的附加电阻，从总电路中可以看出，交流 250V 档的附加电阻就是直流电 压 50V 档的附加电阻。可见，交流电压档内阻的每伏欧姆数比直流的要 低 5 倍，这就是因为采用了整流电路之后，半波整流使效率较低的缘故。 电路中与表头相并联的 3F 的电解电容，是用来平滑整流后的脉动 电压的，可使万用表在测量低于 10Hz 的低频电压时指针不至于抖动。 2.42.4 电路参数电路参数 根据目录 2.1 中各测量电路的基本原理及分流电阻的计算公式，计算 出所设计电路的各元件的参数，见附录（表 2.1）。 表 2.1 电路元件参数 序 号 名称规格 序 号 名称规格 序 号 名称规格 R 1 碳膜电阻 154K R9 绕线电 阻 10.8R17 碳膜 电阻 5M R 2 碳膜电阻 22.5K R1 0 绕线电 阻 108R18 碳膜 电阻 4M 20 R 3 碳膜电阻 60K R1 1 碳膜电 阻 3KR19 碳膜 电阻 5.5K D硅二极管 2CP6 或 2CP1 1 R1 2 碳膜电 位器 470R20 碳膜 电阻 800K R 5 绕线电阻181 R1 3 碳膜电 阻 3.9K R21 碳膜 电阻 150K R 6 绕线电阻 17.4 R1 4 碳膜电 阻 1MR22 碳膜 电阻 35.5K R 7 绕线电阻1.2 R1 5 碳膜电 阻 2.33K R23 碳膜 电阻 10K R 8 绕线电阻 1080 R1 6 小型电 解电容 器 3F 15V 21 3 万用表的使用方法及注意事项 在使用前应检查指针是否指在机械零位上,如不指在零位时，可旋转 表盖的调零器使指针指示在零位上。 将测试棒红黑插头分别插入 “+” “” 插座中。 3.13.1 直流电流测量直流电流测量 测量 0.05500mA 时，转动开关至所需电流档，测量 5A 时,转动开关 可放在 500mA 直流电流量限上而后将测试棒串接于被测电路中。 3.23.2 交直流电压测量交直流电压测量 测量交流 101000V 或直流 0.251000V 时,转动开关至所需电压档。 测量交直流 2500V 时，开关应分别旋转至交流 1000V 或直流 1000V 位 置上,而后将测试棒跨接于被测电路两端。 3.33.3 直流电阻测量直流电阻测量 装上电池，转动开关至所需测量的电阻档，将测试棒二端短接,调整 零欧姆调整旋钮，使指针对准欧姆“0”位上,(若不能指示欧姆零位，则 说明电池电压不足,应更换电池)， 然后将测试棒跨接于被测电路的两端进 行测量。准确测量电阻时,应选择合适的电阻档位，使指针尽量能够指向 表刻度盘中间三分之一区域。测量电路中的电阻时,应先切断电路电源,如 电路中有电容应先行放电。当检查电解电容器漏电电阻时,可转动开关到 R×1K 档，测试棒红杆必须接电容器负极，黑杆接电容器正极。 3.43.4 音频电平测量音频电平测量 22 在一定的负荷阻抗上,用以测量放大极的增益和线路输送的损耗，测 量单位以分贝表示音频电平与功率电压的关系式是：NdB=10log10P2/P1 =20log10V2/V1 音频电平的刻度系数按 0dB=1mW600输送线标准设 计，即 V1=(PZ)1/2=(0.001×600)1/2=0.775V ，P2、V2 分别为被测功率 或被测电压 。音频电平是以交流 10V 为基准刻度，如指示值大于+22 dB 时可以在 50V 以上各量限测量：其示值可按以下所示值修正。量限，按 电平刻度增加值，电平的测量范围 10V -10+22 dB ；50V 14 dB +4+36 dB ；250V 28 dB +18+50 dB ；500V 34 dB +24+56 dB 测量方法与交 流电压基本相似， 转动开关至相应的交流电压档,并使指针有较大的偏转。 如被测电路中带有直流电压成份时，可在“+”插座中串接一个 0.1f 的 隔离电容器。 3.53.5 电容测量电容测量 转动开关至交流 10V 位置,被测量电容串接于任一测试棒，而后跨接 于 10V 交流电压电路中进行测量。 3.63.6 电感测量电感测量 与电容测量方法相同。 3.73.7 晶体管直流参数的测量晶体管直流参数的测量 3.7.13.7.1 三极管管脚极性的辨别三极管管脚极性的辨别( (将万用表置于将万用表置于××1K1K 档档) ) 判定基极 b： 由于 b 到 cb 至 e 分别是二个 PN 结,它的反向电阻 很大,而正向电阻很小。测试时可任意取晶体管一脚假定为基极.将红测试 23 棒接“基极”。 黑测试棒分别去接触另二个管脚，如此时测得都是低阻 值,则红测试棒所接触的管脚即为基极 b，并且是 P 型管，(如用上法测得 均为高阻值，则为 N 型管)。如测量时二个管脚的阻值差异很大，可另选 一个管脚为假定基极,直至满足上述条件为止。 判定集电极 c：对于 PNP 型三极管，当集电极接负电压,发射极接 正电压时，电流放大倍数才比较大，而 NPN 型管则相反。测试时假定红 测试棒接集电极 c，黑测试棒接发射极 e，记下其阻值,而后红黑测试棒交 换测试，将测得的阻值与第一次阻值相比,阻值小的红测试棒接的是集电 极 c，黑的是发射极 e，而且可判定是 P 型管(N 型管则相反)。 3.7.23.7.2 二极管极性判别二极管极性判别 测试时选 R×100 档,黑测试棒一端测得阻值小的一极为正极。万用表 在欧姆电路中，红测试棒为电池负极,黑的为电池正极。注意：以上介绍 的的测试方法，一般都用 R×100，R×1K 档，如果用 R×10K 档，则因该 档用 15V 的较高电压供电，可能将被测二极管的 PN 结击穿，若用 R×1 档测量,因电流过大(约 90mA),也可能损坏被测二极管。 原理图见 （图 3.1） 24 图 3.1 测量二极管极性的原理 3.83.8 万用表的使用注意事项万用表的使用注意事项 （1）测量时不能用手触摸表棒的金属部分，以保证安全和测量准确 性。测电阻时如果用手捏住表棒的金属部分，会将人体电阻并接于被测 电阻引起测量误差。 （2）测量直流量时注意被测量的极性，避免反偏打坏表头。 （3）不能带电调整档位或量程，避免电刷的触点在切换过程中产生 电弧而烧坏线路板或电刷。 （4）测量完毕后应将档位开关旋钮打到交流电压最高档或空档。 （5）不允许测量带电的电阻，否则会烧坏万用表。 （6）表内电池的正极与面板上的“”插孔相连，负极与面板“” 插孔相连，如果不用时误将两表棒短接会使电池很快放电并流出电解液， 腐蚀万用表，因此不用时应将电池取出。 （7）在测量电解电容和晶体管等器件的阻值时要注意极性。 （8）电阻档每次换档都要进行调零。 （9）不允许用万用表电阻档直接测量高灵敏度的表头内阻，以免烧 坏表头。 （10）一定不能用电阻档测电压，否则会烧坏熔断器或损坏万用表。 4 万用表的安装与调试 25 4.14.1 PCBPCB 版的制作版的制作 根据所设计万用表的功能要求在软件 PROTEL 99 SE 进行电子线路 的设计。 4.1.14.1.1 原理图的编辑原理图的编辑 先进入原理图的编辑状态，编辑设计项目的原理图。如果在编辑原理 图的过程中，当某一个元件的电器气图形符号在 PROTEL99 SE 提供的 电气符号库中找不到时，则需进入元件电气图形符号编辑状态以制作相 应元件的电气图形。 完成了原理图的编辑后，最好使用原理图编辑器的电气规则检查 （ERC）功能对原理图进行 ERC 检查，找出原理图中可能存在的缺陷。 必要时，通过电气仿真功能，对原理图整体或局部单元电路进行电气 仿真分析，验证电路功能，获得相应的性能指标。 生成元件清单报表文件，为系统元器件的采购、工程预算提供依据； 生成网路表文件，为 PCB 设计结束后的网路表比较提供依据。 4.1.24.1.2 设计设计 PCBPCB 板板 原理图编辑结束后，就可以进入 PCB 设计阶段，如果在 PCB 设计的 过程中，当某一元件的封装图在 PROTEL99 SE提供的元件封装图库中 找不到时，则需进入元件封装图编辑状态以制作相应的封装图。 PCB 设计结束后，最好使用 PCB 编辑器中的设计规则检查功能对 PCB 板进行检查，以确认是否存在与设计规则相抵触的错误。 必要时，从 PCB 文件中抽取网络表文件，并与原理图网络表文件进 26 行比较，确认 PCB 与原理图元件电气连接关系的一致性。 对于高频电路来说，完成了 PCB 设计后，必要时通过信号完整性分 析功能，验证所设计的 PCB 板的电磁兼容性指标是否达到要求。 4.1.34.1.3 填写填写 PCBPCB 板制作工艺文件板制作工艺文件 当确认 PCB 板无误后，即可填写 PCB 制作工艺文件，如指明覆铜板 参数（如基板材料、厚度、铜箔厚度）、焊盘处理工艺等。 4.1.44.1.4 打印输出设计草图和报表打印输出设计草图和报表 4.1.54.1.5 单面刚性印制板的制作工艺流程单面刚性印制板的制作工艺流程 单面覆铜板下料刷洗、 烘干网印线路抗蚀刻图形固化检查修 板蚀刻铜去抗蚀材料、烘干钻网印及冲压定位孔刷洗、烘干 网印阻焊图形（常用绿油）、UV 固化网印字符标记图形、UV 固化 预热、冲孔及外形加工电气开路、短路测试刷洗、烘干、预涂助焊 防氧化剂成品检验。 4.24.2 元器件的认识元器件的认识 (1) 电阻。见（图 4.1） 图 4.1 电阻图形 (2) 可调电阻。见（图 4.2） 27 轻轻拧动电位器的黑色旋钮，可以调节电位器的阻值； 用十字螺丝刀轻轻拧动可调电阻的橙色旋钮，也可调节可调电阻的 阻值。 图 4.2 可调电阻图形 (3) 二极管、保险丝夹。见（图 4.3） 图 4.3 二极管、保险丝图形 (4) 电容。见（图 4.4） 图 4.4 电容的图形 (5) 保险丝，连接线，短接线。见（图 4.5） 28 图 4.5 保险丝、连接线、短接线 (6) 线路板。见（图 4.6） 图 4.6 线路板 (7) 面板表头、 档位开关旋钮、 电刷旋钮、 及电池盖板。 见 （图 4.7） 图 4.7 面板+表头、档位开关旋钮、电刷旋钮 (8) 提把、提把铆钉。见（图 4.8） 29 图 4.8 提把、提把铆钉 (9) 电位器旋钮、晶体管插座、后盖。见（图 4.9） 图 4.9 电位器旋钮、晶体管插座、后盖 (10) 螺钉、弹簧、钢珠、提把橡胶垫圈。见（图 4.10） 图 4.10 螺钉、弹簧、钢珠、提把橡胶垫圈 (11) 电池夹、铭牌、标志。见（图 4.11） 30 图 4.11 电池极片、铭牌 (12) V 形电刷、晶体管插片、输入插管。见（图 4.12） 图 4.12 电刷、晶体管插片、输入插管 （13） 表棒。见（图 4.13） 图 4.13 表棒 4.34.3 色环的认识色环的认识 所为色环电阻就是用不同颜色代表着不同的阻值和误差。常用的色 环电阻有四道色环和五道色环。 4.3.14.3.1 四道色环的表示方法四道色环的表示方法 前二道是有效数字红色代表 2、橙色代表 3、紫色代表 7。 第三道代表 10 的倍率，也可以说是 0 的数量，如色环为红色代表两 31 个 0，棕色代表一个 0 如是黑色什么也不代表。 第四道代表电阻的识差，如棕色代表正负百分之一，红色代表正负 百分之二。红色代表百分之五，银色代表正负百分之十。 4.3.24.3.2 五道色环识别方法五道色环识别方法 第一、二、三、道为有效数字，第四和第五道与四环电阻同样。 前后顺序的识别方法: （1）一般在识别色环电阻时，有些色环电阻好识别，有些不好识别， 根据经验，一、在四道色环中，金和银只出现在误差上，不会出现在第 一、第二道环；二、误差环和倍率环间隔比较大；四道环不用棕色和红 色作误差，所以将金色和银色排在最后一道环上。 （2）五道色环比较难读的就是两头都是棕色，也就是出现棕色误差 和棕色开头色环电阻，比如一只五道色环为棕红黑红棕，它是一个 12K 的电阻，从哪一头读数都一样，所以，有些电阻还要靠万用表测量比 较可靠，又如：一个色环电阻从左往右读数是棕黑黑红棕，阻值为 10K 反过来读数为棕红黑黑棕，阻值为 120，是错误的，因为五道环中倍 率环不可能用黑色环，没有任何的意义。 4.44.4 元器件的焊接元器件的焊接 4.4.14.4.1 元器件的焊接元器件的焊接 在焊接练习板上练习合格，对照图纸插放元器件，用万用表校验， 检查每个元器件插放是否正确、整齐，二极管、电解电容极性是否正确， 电阻读数的方向是否一致，全部合格后方可进行元器件的焊接。 32 焊接完后的元器件，要求排列