1.万用表
万用表常用来测量直流电压、直流电流、交流电压、电阻等,有的万用表还可以测量交流电流、分贝、功率、电感、电容、晶体管参数等。万用表有指针式和数字式两种。指针式万用表结构简单、价格低。数字式万用表是在指针万用表的基础上发展起来的,其使用简单、测量精度高。要用好万用表就需要掌握它的工作原理,有的数字万用表只用一块集成电路就解决了以上的所有测量问题,所以在理解工作原理时没有指针式的直观。因此学习万用表的工作原理还必须从指针式万用表作手。
(1)直流电流测量电路工作原理
指针式万用表的主要元件是一只磁电系电流表,通常称为表头。但一只表头只能测量小于它的灵敏度的电流。为了扩大被测电流的量程,就需要给它并上分流电阻,使流过表头的电流为被测电流的一部分从而扩大量程。为了在测量大小不同电流时得到一定的精确度,电流表都是设计成多档量程的。
应用最多的是闭路抽头式分流电路,其电路如图1所示。图中R1~R5统称为总分流电阻RS,实际产品中,为了便于调整和成批生产,总分流电阻RS大多采用较大的整数千欧的阻值,表头上再串联一只可变线绕电阻R0,当表头参数有变化时仍可以得到补偿并方便调整。
图1 直流电流测量电路
(2)直流电压测量电路工作原理
根据欧姆定律U=IR,则一只灵敏度为I、内阻为R的电流表,本身就是一只量程为U的电压表,如一只100μA的电流表,它的内阻为1.5KΩ,能用来测量的电压量程为0.15V, 显然是不实用的,但是我们可以给它串接一只电阻,来扩大它的量程范围。如串接一只8.5 KΩ的电阻,量程就可扩展为1V,这时该电压表的内阻为10KΩ。这就引出直流电压灵敏度这一概念了;针对该例,这只电压表测量每伏直流电压时需要10KΩ内阻,即:10KΩ/V。有了电压灵敏度就个概念,就可以很方便的将电压表各档的内阻计算出来。同时,直流电压灵敏度越高,测量直流电压时分去的电流越小,测量结果越准确。
直流电压测量电路如图2所示。图中RS为直流电流档的分流电阻,R6~R10为各电压测量档的降压电阻。
图2 直流电压测量电路