使用数字时不仅要看基本规格,还要看它的特点、功能和全部设计生产指标。以下是数字万用表需要考虑的基本指标和性能。
一、可靠性:
尤其是在恶劣条件下,可靠性比以往任何时候都重要。
二、安全性:
数字万用表设计中首要考虑的问题,尤其经过认证实验室的独立测试,并且印上了诸如UL、CSA、VDE等测试实验室的标志。
三、分辨率:
分辨率也称灵敏度,指数字万用表测量结果的最小量化单位,即可以看到被测信号的微小变化。例如:如果数字多用表在4V范围内的分辨率是1mV,那么在测量1V的信号时,你就可以看到1mV的微小变化。数字万用表的分辨率一般用位数或字表示。
数字万用表分辨率是很重要的指标,就像你要测量小于1毫米的长度,你肯定不会用最小单位为厘米的尺子;或者温度为98.6°F,那么用只有整数标记的温度计测量是没用的,你需要一块分辨率为0.1°F的温度表。
一个3位半的表,后三位可以显示三个从0到9的全数字位,前一位只显示一个半位(显示1或没有显示),即3位半的数字表可以达到1999字的分辨率;一块4位半的数字万用表可以达到19999字的分辨率。用字来描述数字表的分辨率比用位数描述要好。现在的3位半数字万用表的分辨率已经提高到3200或4000字。3200字的数字万用表为某些测量提供了更好的分辨率。例如,一个1999字的表,在测量大于200V的电压时,你不可能显示到0.1V。而3200字的数字万用表在测320伏特的电压时,仍可显示到0.1V。当被测电压高于320V,而又要达到0.1V的分辨率时,就要用价格贵一些的20000字的数字万用表。
四、精度:
指在特定的使用环境下,出现的最大允许误差。换句话说,精度就是用来表明数字万用表的测量值与被测信号的实际值的接近程度。对于数字万用表来说,精度通常使用读数的百分数表示。例如,1%的读数精度的含义是数字万用表显示100.0V时,实际的电压可能会在99.0V到101.0V之间。在详细说明书中可能会有特定数值加到基本精度中,它的含义就是,对显示的最右端进行变换要加的字数。在前面的例子中,精度可能会标为±(1%+2)。因此,如果万用表的读数是100.0V,实际的电压会在98.8V到101.2V之间。模拟表(或指针万用表)的精度是按全量程的误差来计算的,而不是按显示的读数来计算。指针万用表的典型精度是全量程的±2%或±3%。数字万用表的典型基本精度在读数的±(0.7%+1)和±(0.1%+1)之间,甚至更高。
五、欧姆定律:
欧姆定律揭示了电压、电流、电阻之间的关系。应用欧姆定律,任何电路电压、电流、电阻可以计算:电压=电流×电阻。因此只要知道公式中的任意两个值就可以计算出第三个值。数字万用表就是应用欧姆定律来测量并显示电阻、电流或电压。
六、数字和模拟指针显示:
在精度和分辨率方面,数字显示有很好的优势,测量值可以用三位或更多位来显示。模拟指针在精度和分辨率方面略逊一筹,我们一般靠估计指针的位置来读数。数字万用表具有的条棒图象模拟指针一样显示信号的变化和趋势,但它更耐用并且减少了损坏。
数字万用表故障排除一般应从电源入手。例如,接通电源后,若液晶元显示,应首先检查9V层叠电池的电压是否过低;电池引线是否断开。寻找故障应遵循“先里后外,先易后难”的顺序。数字万用表故障排除大致可以按如下方法进行。
一、外观检查
可以用手触摸电池、电阻、晶体管、集成块的温升是否过高。如新装入的电池发热,说明电路可能短路。此外,还应观察电路是否断线、脱焊、机械损伤等。
二、检测各级工作电压
检测各点工作电压,并与正常值比较,首先应保证基准电压的准确度,可以是使用一块相同型号或相近似的数字万用表进行测量、比较。
三、波形分析
用电子示波器观察电路各关键点的电压波形、幅度、周期(频率)等。例如,如测时钟振荡器是否起振,振荡频率是否是40kHz。若振荡器无输出,说明TSC7106内部反相器损坏,也可能是外部元件开路。观测TSC7106第{21}脚的波形应为50Hz方波,否则,可能是内部200分频器的损坏。
四、测量元件参数
对故障范围内的元件,进行在线测量或离线测量,应分析参数值。对于电阻在线测量时,应考虑与其并联的元件的影响。
五、隐性故障排除
隐性故障是指故障时隐时现,仪表时好时坏的故障。此类故障比较复杂,常见的原因包括焊点虚焊,松脱、接插件松动,转接开关接触不良,元件性能不稳,引线将断不断等。此外,还包括一些外界因素所造成的。如环境温度过高,湿度过大或附近有间歇性的强干扰信号等等。
1、指针表读取精度较差,但指针摆动的过程比较直观,其摆动速度幅度有时也能比较客观地反映了被测量的大小(比如测电视机数据总线(SDL)在传送数据时的轻微抖动);数字表读数直观,但数字变化的过程看起来很杂乱,不太容易观看。
2、指针表内一般有两块电池,一块低电压的1.5V,一块是高电压的9V或15V,其黑表笔相对红表笔来说是正端。数字表则常用一块6V或9V的电池。在电阻档,指针表的表笔输出电流相对数字表来说要大很多,用R×1Ω档可以使扬声器发出响亮的“哒”声,用R×10kΩ档甚至可以点亮发光(LED)。
3、在电压档,指针表内阻相对数字表来说比较小,测量精度相比较差。某些高电压微电流的场合甚至无法测准,因为其内阻会对被测电路造成影响(比如在测电视机显像管的加速级电压时测量值会比实际值低很多)。数字表电压档的内阻很大,至少在兆欧级,对被测电路影响很小。但极高的输出阻抗使其易受感应电压的影响,在一些电磁干扰比较强的场合测出的数据可能是虚的。
4、总之,在相对来说大电流高电压的模拟电路测量中适用指针表,比如电视机、音响功放。在低电压小电流的数字电路测量中适用数字表,比如BP机、手机等。不是绝对的,可根据情况选用指针表和数字表。
二、测量技巧(如不作说明,则指用的是指针表):
1、测喇叭、耳机、动圈式话筒:用R×1Ω档,任一表笔接一端,另一表笔点触另一端,正常时会发出清脆响量的“哒”声。如果不响,则是线圈断了,如果响声小而尖,则是有擦圈问题,也不能用。
2、测:用电阻档,根据电容容量选择适当的量程,并注意测量时对于电解电容黑表笔要接电容正极。①、估测微波法级电容容量的大小:可凭经验或参照相同容量的标准电容,根据指针摆动的最大幅度来判定。所参照的电容不必耐压值也一样,只要容量相同即可,例如估测一个100μF/250V的电容可用一个100μF/25V的电容来参照,只要它们指针摆动最大幅度一样,即可断定容量一样。②、估测皮法级电容容量大小:要用R×10kΩ档,但只能测到1000pF以上的电容。对1000pF或稍大一点的电容,只要表针稍有摆动,即可认为容
量够了。③、测电容是否漏电:对一千微法以上的电容,可先用R×10Ω档将其快速充电,并初步估测电容容量,然后改到R×1kΩ档继续测一会儿,这时指针不应回返,而应停在或十分接近∞处,否则就是有漏电现象。
对一些几十微法以下的定时或振荡电容(比如彩电的振荡电容),对其漏电特性要求非常高,只要稍有漏电就不能用,这时可在R×1kΩ档充完电后再改用R×10kΩ档继续测量,同样表针应停在∞处而不应回返。
3、在路测二极管、、稳压管好坏:因为在实际电路中,三极管的偏置电阻或二极管、稳压管的周边电阻一般都比较大,大都在几百几千欧姆以上,这样,我们就可以用的R×10Ω或R×1Ω档来在路测量PN结的好坏。在路测量时,用R×10Ω档测PN结应有较明显的正反向特性(如果正反向电阻相差不太明显,可改用R×1Ω档来测),一般正向电阻在R×10Ω档测时表针应指示在200Ω左右,在R×1Ω档测时表针应指示在30Ω左右(根据不同表型可能略有出入)。如果测量结果正向阻值太大或反向阻值太小,都说明这个PN结有问题,这个管子也就有问题了。这种方法对于维修时特别有效,可以非常快速地找出坏管,甚至可以测出尚未完全坏掉但特性变坏的管子。比如当你用小阻值档测量某个PN结正向电阻过大,如果你把它焊下来用常用的R×1kΩ档再测,可能还是正常的,其实这个管子的特性已经变坏了,不能正常工作或不稳定了。
4、测电阻:重要的是要选好量程,当指针指示于1/3~2/3满量程时测量精度较高,读数准确。要注意的是,在用R×10k电阻档测兆欧级的大阻值电阻时,不可将手指捏在电阻两端,这样人体电阻会使测量结果偏小。
5、测稳压二极管:我们通常所用到的稳压管的稳压值一般都大于1.5V,而指针表的R×1k以下的电阻档是用表内的1.5V电池供电的,这样,用R×1k以下的电阻档测量稳压管就如同测二极管一样,具有完全的单向导电性。但指针表的R×10k档是用9V或15V电池供电的,在用R×10k测稳压值小于9V或15V的稳压管时,反向阻值就不会是∞,而是有一定阻值,但这个阻值还是要大大高于稳压管的正向阻值的。如此,我们就可以初步估测出稳压管的好坏。但是,好的稳压管还要有个准确的稳压值,业余条件下怎么估测出这个稳压值呢?不难,再去找一块指针表来就可以了。方法是:先将一块表置于R×10k档,其黑、红表笔分别接在稳压管的阴极和阳极,这时就模拟出稳压管的实际工作状态,再取另一块表置于电压档V×10V或V×50V(根据稳压值)上,将红、黑表笔分别搭接到刚才那块表的的黑、红表笔上,这时测出的电压值就基本上是这个稳压管的稳压值。说“基本上”,是因为第一块表对稳压管的偏置电流相对正常使用时的偏置电流稍小些,所以测出的稳压值会稍偏大一点,但基本相差不大。这个方法只可估测稳压值小于指针表高压电池电压的稳压管。如果稳压管的稳压值太高,就只能用外加电
源的方法来测量了(这样看来,我们在选用指针表时,选用高压电池电压为15V的要比9V的更适用些)。
6、测三极管:通常我们要用R×1kΩ档,不管是NPN管还是PNP管,不管是小功率、中功率、大功率管,测其be结cb结都应呈现与二极管完全相同的单向导电性,反向电阻无穷大,其正向电阻大约在10K左右。为进一步估测管子特性的好坏,必要时还应变换电阻档位进行多次测量,方法是:置R×10Ω档测PN结正向导通电阻都在大约200Ω左右;置R×1Ω档测PN结正向导通电阻都在大约30Ω左右,(以上为47型表测得数据,其它型号表大概略有不同,可多试测几个好管总结一下,做到心中有数)如果读数偏大太多,可以断定管子的特性不好。还可将表置于R×10kΩ再测,耐压再低的管子(基本上三极管的耐压都在30V以上),其cb结反向电阻也应在∞,但其be结的反向电阻可能会有些,表针会稍有偏转(一般不会超过满量程的1/3,根据管子的耐压不同而不同)。同样,在用R×10kΩ档测ec间(对NPN管)或ce间(对PNP管)的电阻时,表针可能略有偏转,但这不表示管子是坏的。但在用R×1kΩ以下档测ce或ec间电阻时,表头指示应为无穷大,否则管子就是有问题。应该说明一点的是,以上测量是针对硅管而言的,对锗管不适用。不过现在锗管也很少见了。另外,所说的“反向”是针对PN结而言,对NPN管和PNP管方向实际上是不同的。
现在常见的三极管大部分是塑封的,如何准确判断三极管的三只引脚哪个是b、c、e?三极管的b极很容易测出来,但怎么断定哪个是c哪个是e?这里推荐三种方法:第一种方法:对于有测三极管hFE插孔的指针表,先测出b极后,将三极管随意插到插孔中去(当然b极是可以插准确的),测一下hFE值,然后再将管子倒过来再测一遍,测得hFE值比较大的一次,各管脚插入的位置是正确的。第二种方法:对无hFE测量插孔的表,或管子太大不方便插入插孔的,可以用这种方法:对NPN管,先测出b极(管子是NPN还是PNP以及其b脚都很容易测出,是吧?),将表置于R×1kΩ档,将红表笔接假设的e极(注意拿红表笔的手不要碰到表笔尖或管脚),黑表笔接假设的c极,同时用手指捏住表笔尖及这个管脚,将管子拿起来,用你的舌尖舔一下b极,看表头指针应有一定的偏转,如果你各表笔接得正确,指针偏转会大些,如果接得不对,指针偏转会小些,差别是很明显的。由此就可判定管子的c、e
极。对PNP管,要将黑表笔接假设的e极(手不要碰到笔尖或管脚),红表笔接假设的c极,同时用手指捏住表笔尖及这个管脚,然后用舌尖舔一下b极,如果各表笔接得正确,表头指针会偏转得比较大。当然测量时表笔要交换一下测两次,比较读数后才能最后判定。这个方法适用于所有外形的三极管,方便实用。根据表针的偏转幅度,还可以估计出管子的放大能力,当然这是凭经验的。第三种方法:先判定管子的NPN或PNP类型及其b极后,将表置于R×10kΩ档,对NPN管,黑表笔接e极,红表笔接c极时,表针可能会有一定偏转,对PNP管,黑表笔接c极,红表笔接e极时,表针可能会有一定的偏转,反过来都不会有偏转。由此也可以判定三极管的c、e极。不过对于高耐压的管子,这个方法就不适用了。
对于常见的进口型号的大功率塑封管,其c极基本都是在中间(我还没见过b在中间的)。中、小功率管有的b极可能在中间。比如常用的9014三极管及其系列的其它型号三极管、2SC1815、2N5401、2N5551等三极管,其b极有的在就中间。当然它们也有c极在中间的。所以在维修更换三极管时,尤其是这些小功率三极管,不可拿来就按原样直接安上,一定要先测一下。
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