万用表原理及使用

“万用表”是万用电表的简称，它是我们电子制作中一个必不可少的工具。万用表能测量电流、电压、电阻、有的还可以测量三极管的放大倍数，频率、电容值、逻辑电位、分贝值等。万用表有很多种，现在最流行的有机械指针式（模拟式）的和数字式的万用表。它们各有优点。

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下面我们介绍一些机械指针式万用表的原理和使用方法。

机械指针式万用表的基本原理

万用表的基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头。当微小电流通过表头，就会有电流指示。但表头不能通过大电流，所以，必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻。下面分别介绍。
·测直流电流原理。
如图1a所示，在表头上并联一个适当的电阻（叫分流电阻）进行分流，就可以扩展电流量程。改变分流电阻的阻值，就能改变电流测量范围。
·测直流电压原理。
如图1b所示，在表头上串联一个适当的电阻（叫倍增电阻）进行降压，就可以扩展电压量程。改变倍增电阻的阻值，就能改变电压的测量范围。

·测交流电压原理。
如图1c所示，因为表头是直流表，所以测量交流时，需加装一个并、串式半波整流电路，将交流进行整流变成直流后再通过表头，这样就可以根据直流电的大小来测量交流电压。扩展交流电压量程的方法与直流电压量程相似。
·测电阻原理。
如图1d所示，在表头上并联和串联适当的电阻，同时串接一节电池，使电流通过被测电阻，根据电流的大小，就可测量出电阻值。改变分流电阻的阻值，就能改变电阻的量程。

注意： 指针式电压表，电流表 不需要电池，电阻表需要安装电池。

测量电阻：--先将表棒搭在一起短路，使指针向右偏转转，随即调整“Ω”调零旋钮，使指针恰好指到0。然后将两根表棒分别接触被测电阻（或电路）两端，读出指针在欧姆刻度线（第一条线）上的读数，再乘以该档标的数字，就是所测电阻的阻值。例如用R*100挡测量电阻，指针指在80，则所测得的电阻值为80*100=8K。由于“Ω”刻度线左部读数较密，难于看准，所以测量时应选择适当的欧姆档。使指针在刻度线的中部或右部，这样读数比较清楚准确。每次换档，都应重新将两根表棒短接，重新调整指针到零位，才能测准。

测量直流电压：--首先估计一下被测电压的大小，然后将转换开关拨至适当的V量程，将正表棒接被测电压“+”端，负表棒接被测量电压“-”端。然后根据该挡量程数字与标直流符号“DC-”刻度线（第二条线）上的指针所指数字，来读出被测电压的大小。

测量交流电压：--测交流电压的方法与测量直流电压相似，所不同的是因交流电没有正、负之分，所以测量交流时，表棒也就不需分正、负。读数方法与上述的测量直流电压的读法一样，只是数字应看标有交流符号“AC”的刻度线上的指针位置。

注意：测量直流电压和直流电流时，注意“+”“-”极性，不要接错。

数字式万用表的基本原理

数字表的核心是它的A/D转换器，也就是模数转换器，将被测量的模拟信号变为数字信号给LCD液晶屏显示。数字表有三个转换电路： I/V转换电路（电流转换电压电路） R/V转换电路（电阻转换电压电路） C/V转换电路（电容转换电压电路），也就是说，不过测量什么信号始终要把这个信号转换为直流电压信号来给A/D处理显示。 测量电阻，将被测量的电阻值转换为直流电压信号给A/D处理显示。测量电流，将被测量的电流值转换为直流电压信号给A/D处理显示。测量电容，将被测量的电容量转换为直流电压信号给A/D处理显示。数字电流表其实内部是一个电压表，其测量电流的手段是通过测量内部取样电阻上的电压，该取样电阻串联在你要测量的电路中，其阻值根据档位的不同而不同。所以当测量电流时，该取样电阻必然会带来压降，FLUKE 17B测量电流时的最大压降=100*4000uA=0.4V。数字万用表原理图如下

注意：数字万用表，无论测电压，电流还是电阻，必须安装电池，因为AD工作，LCD显示，必须有电源供电。 指针万用表与数字万用表的比较指针式与数字式万用表各有优缺点。 1、指针万用表是一种平均值式仪表，它具有直观、形象的读数指示。（一般读数值与指针摆动角度密切相关,所以很直观）。 2、数字万用表是瞬时取样式仪表。它采用0.3秒取一次样来显示测量结果，有时每次取样结果只是十分相近，并不完全相同，这对于读取结果就不如指针式方便。 3、指针式万用表一般内部没有放大器，所以内阻较小，比如MF-10型，直流电压灵敏度为100千欧/伏。MF-500型的直流电压灵敏度为20千欧/伏。　　 4、数字式万用表由于内部采用了运放电路，内阻可以做得很大，往往在1M欧或更大。（即可以得到更高的灵敏度）。这使得对被测电路的影响可以更小，测量精度较高。　 5、指针式万用表内部结构简单，所以成本较低，功能较少，维护简单，过流过压能力较强。　 6、数字式万用表内部采用了多种振荡，放大、分频保护等电路，所以功能较多。比如可以测量温度、频率（在一个较低的范围）、电容、电感，做信号发生器等等。