DT830b型数字万用表装配实验报告

DT830b型数字万用表装配实验报告

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数字万用表的装配实验报告

一、实验目的

1.通过DT830B数字万用表装配实验，进一步加深对数字万用表电路原理的

认识，能熟练的测量各种物理量。

2.了解ICL7106的各个引脚和他的数模转换功能。

3.了解液晶显示的原理和使用方法。

4.初步学会通过电路图焊接电路板。掌握一些简单的电路焊接工艺。

5.了解各种测试仪器的用法并样品进行测试和矫正。

二、实验器件

1.电路板DT-830B、集成块、液晶屏、三极管。

2.五色环电阻若干、四色环电阻若干、可调电阻、二极管、电容。

3.导电硅条、保险管及保险管卡、电池扣、五金配件、弹片、螺丝、表笔、

塑胶件等。

4.焊接电路板所需的烙铁和锡以及松香。一个标准的数字万用表、螺丝刀、

镊子、刀等。

三、实验原理

1.ICL7106的工作原理

ICL7106是目前广泛应用的一种3?位A/D转换器，能构成3?位液晶显示的数字万用表。3?位A/D转换器将0到2V范围的模拟电压变成三位半的BCD码数字显示出来。将被测直流电压、直流电流及电阻等物理量变成0到2V的直流电压，送到ICL7106的输入端，即可在数字表上进行检测。

2.ICL7106的引脚功能

图

图1. ICL710引脚排列

ICL7106引脚排列如图1所示。U+、U－分别接9V电源（E）的正、负极。COM为模拟信号的公共端，简称模拟地，使用时应与IN－、UREF－端短接。TEST是测试端，该端经内部500Ω电阻接数字电路的公共端（GND），因二者呈等电位，故亦称做数字地。该端有两个功能：①作测试指示，将它接U＋时LCD显示全部笔段1888、可检查显示器有无笔段残缺现象；②作

为数字地供外部驱动器使用，来构成小数点及标志符的显示电路。a1～g1、a2～g2、a3～g3、bc4分别为个位、十位、百位、千位的笔段驱动端，接至LCD的相应笔段电极。千位b、c段在LCD内部连通。当计数值N＞1999时显示器溢出，仅千位显示“1”，其余位消隐，以此表示仪表超量程（过载溢出）。POL为负极性指示的驱动端。OSC1～OSC3为时钟振荡器引出端，外接阻容元件可构成两级反相式阻容振荡器。CREF＋、CREF－是外接基准电容端。IN＋、IN－为模拟电压的正、负输入端。CAZ端接自动调零电容。BUF是缓冲放大器输出端，接积分电阻RINT。INT为积分器输出端，按积分电容CINT。需要说明，ICL7106的数字地（GND）并未引出，但可将测试端（TEST）视为数字地，该端电位近似等于电源电压的一半。

3.ICL7106的工作原理

ICL7106内部包括模拟电路和数字电路两大部分。一方面由控制逻辑产生控制信号，按规定时序将多路模拟开关接通或断开，保证A/D 转换正常进行；另一方面模拟电路中的比较器输出信号又控制着数字电路的工作状态和显示结果。

模拟电路由双积分式A/D转换器构成，电路如下图所示。主要包括2.8V 基准电压源、缓冲器、积分器、比较器和模拟开关等组成。

数字电路主要包括8个单元：①时钟振荡器；②分频器；③计数器；④锁存器；⑤译码器；⑥异或门相位驱动器；⑦控制逻辑；⑧LCD显示器。时钟振荡器由ICL7106内部反相器F1、F2以及外部阻容元件R、C组成。LCD 须采用交流驱动方式，当笔段电极a～g与背电极BP呈等电位时不显示，当二者存在一定的相位差时，液晶才显示。因此，可将两个频率与幅度相同而相位相反的方波电压，分别加至某个笔段引出端与BP端之间，利用二者电位差来驱动该笔段显示。驱动电路采用异或门。其特点是当两个输入端的状态相异时（一个为高电平，另一个为低电平），输出为高电平；反之输出低电平。7段LCD驱动电路如图2所示。

图2. 7段LCD驱动

4.DT830B电路原理

DT830b型31/2位数字万用表总电路主要包括以下个部分：A/D转换器电路；直流电压测量电路；直流电流测量电路；交流电压测量电路；交流电流测量电路；电阻测量电路；测量晶体管Hfe的电路；二极管测试电路；蜂鸣器电路；小数点驱动电路及低电压指示电路等。

图3. ICL7106数字电路原理图

1)A/D转换器电路如图3。ICL7106，振荡电阻，振荡电容，积分电阻，积分电容，基准电容，自动调零电容，高频滤波器，基准电压分压器。2)电阻测量电路

图4为简单的电阻测量示意图，这个电路由电压源，标准电阻（这个电阻为分压电阻，由选择开关转换得到），被测电阻（未知）组成，两个电阻的比值等于各自电压降的比值，因此，通过标准电阻及利用标准电阻上的标准电压，就可确定被测电阻的阻值。测量结果直接由A/D 转换器得到。

图4. 电阻测量电路

DT830B由机壳塑件（包括上下盖、旋纽）、印制板部件（包括插口）、液晶屏及表笔等组成，组装成功的关键是装配印制电路板部件。

图5为简单的直流电压测量示意图，输入电压被分压电阻分压(分压电阻之和为1MΩ)，每挡分压系数为1/10，分压后的电压必须在-0.199V - +0.199V 之间，否则将过载显示，过载显示为最高位显“1”其余位数不显示。

图5.直流电压测量电路

4)直流电流测量电路

图6为简单的直流电流测量示意图，内部的取样电阻将输入电流转换为-0.199V - +0.199V 之间的电压后送入7106 输入端，当设置在10A 挡时，输入电流直接输入10A 输入孔而不通过选择开关。

图6.直流电流的测量电路

交流电压首先须进行整流并通过一低通滤波器对波形进行整形，然后送入共用的直流电压测量电路，最后将测量出交流电压的有效值。

图7.交流电压转换电路

四、安装工艺

图8.安装过程

1.印制电路板的安装

安装电阻、电容、二极管时，如果安装孔距〉8mm（例如R8、R21等丝印图上画上电阻符号的）的采用卧式安装；如果孔距〈5mm的应立式安装（例如板上丝印图画“O”的其他电阻）；电容采用立式安装。

安装电位器、三极管插座。注意安装方向：三极管插座装在A面而且应使定位凸点与外壳对准、在B面焊接。

安装保险座、弹簧。焊接点大，注意预焊和焊接的时间。

安装电池线。电池线由B面穿到A面在插入焊孔、在B面焊接。红线接“+”黑线接“—”。

2.液晶屏的安装

面壳平面向下置于桌面，从旋纽圆孔两边垫起约5mm。将液晶屏放入面壳窗口内，白面向上，方向标记在右方；放入液晶屏支架。平面向下；用镊子把导电胶条放入支架两横槽中，注意保持导电胶条的清洁。

3.旋纽安装方法

V型簧片装到旋纽上，共六个。装完簧片把旋纽翻面，将两个小弹簧蘸少许凡士林放入旋纽两个孔，在把两小钢珠放在表壳合适的位置上。固定印制板

将印制板对准位置装入表壳（注意：安装螺钉之后再装保险管），并用三个螺钉紧固。装上保险管和电池，转动旋纽，液晶屏应正确显示。

4.总装

1)贴屏蔽膜将屏蔽膜上保护纸揭去，露出不干胶面。

2)盖上后盖，安装后盖2个螺钉，至此安装、校准、检测全部完毕。

五、调试。

1.检查零输入是的显示值。将ICL7106的正、负模拟少输入端IN+、IN-

短接，使输入电压Vin=0V，仪表应显示“00.0”。

2.检查比例读数。将IN+与基准电压正端Vref+短接，用基准电压代替输入

电压，几Vin=Vref=100.0mV，仪表应显示“100.0”，允许有+1个误差。

检查液晶显示器的全亮笔段。把测试端TEST与正电源端V+短接，使芯片内部的数字的变成高点平，全部数字电路停止工作。因每个笔段上均加有直流电压，故全部笔段亮。仪表应显示“1888”，此时小数点驱动电路也不工作。

3.检查负号及益出显示。将IN+与负电源V-短接，是Vin〈0V，且|Vin|〉

200mV。仪表应显示“—1”，表示输入为负电压且超量程。

4.数字万用表的功能和性能指标检测。

1)校准和检测原理：以集成电路7106为核心构成的数字万用表基本量程

为200mV档，其他量程和功能均通过相应转换电路为基本量程。故校准时只须对参考电压100mV进行校准即可保证基本精度。其它功能及量程的精确度由相应元器件的精度和正确安装来保证。

2)使用仪器：KJ802数字万用表校准测量仪（以下简称：校测仪）。注意：

该仪器DCV100mV档作为校准电压源，内部用电压基准和运放调整，并用高档仪表校准。

3)装后盖前将转换开关置200mV电压档，插入表笔，将表笔测量端接校

测仪的DCV100mV插孔，调节万用表内电位器VR1使表显示99.9~100.1mV 即可。

六、体会与总结

通过数字万用表的装配和测试，进一步加深了对数字万用表电路原理的认识，能够较熟练的测量各种物理量。初步学会通过电路图焊接电路板。掌握一些简单的电路焊接工艺。了解了ICL7106的各个引脚和他的数模转换功能。了解了液晶显示的原理和使用方法。同时，通过这次实验巩固了模拟电路和数字电路的相关知识，进一步掌握了模拟电路和数字电路的综合应用。

当然，在这次实验中，也遇到很多的困难。首先，在电路原理图的理解上有一定的困难，最后通过阅读大量的参考资料，理解了电路图；其次，在焊接方面，因为缺乏经验，焊接技术有待提高；再次，在装配中，电路板的装配有一定的困难，表笔的插口比较难焊接。不过，总的来说，收获是巨大的。

既巩固了大二一年所学的模电和数电知识，又锻炼了动手能力，把知识运用到了实践当中，很有价值。