（轉摘）|電子學堂 數字萬用表的工作原理及特點: 雙積分A/D轉換器是數字萬用表的“心臟”，通過它實現模擬量—數字量的轉換。外圍電路主要包括功能轉換器、功能及量程選擇開關、LCD或LED顯示器，此外還有蜂鳴器振蕩電路、驅動電路、檢測線路通斷電路、低電壓指示電路、小數點及標志符(極性符號等)驅動電路。 數字萬用表的基本構成 A/D轉換器是數字萬用表的核心，采用單片大規模集成電路ICL7106。7106采用內部異或門輸出，可驅動LCD顯示器，耗電極省。它的主要特點是:單電源供電，且電壓范圍較寬，使用9V疊層電池，以實現儀表的小型化，輸入阻抗高，利用內部的模擬開關實現自動調零與極性轉換。缺點是A/D轉換速度較慢，但能滿足常規電測量的需要。 下面是常見故障分析，及處理方法： (1)查數字萬用表的故障，首先應檢查和判斷故障現象是帶共性的(例如所有檔都不能測量)，還是帶個性的(例如僅電流檔不能測量)，對所有檔均不能工作甚至無液晶顯示，應重點檢查電源電路和A/D轉換器；若個別檔有問題，說明電源和A/D轉換器工作正常，應參照單元電路去尋找故障。 (2)數字萬用表的最小直流電壓檔(即直流200mV檔)是三位半數字萬用表的基本檔，其余檔大都在此基礎上擴展而成，因此檢修儀表時應先檢查該檔工作是否正常。 (3)直流電壓基本檔不回零。一般是由于分壓電阻附近較臟，應擦洗電阻周圍使之回零，然后由直流電壓源輸入1V電壓進行校準，校準時調直流電位器。 (4)基準電壓不正常，儀表打到哪檔始終顯示“1”，檢查集成塊ICL7106的第35、36管腳之間有無100mV的基準電壓，再檢查開關VR1電位器是否良好、分壓電阻R12(4Ω)和R13(150Ω)是否準確。 (5)各檔顯示數字亂跳無法使用。此故障多數是因為測大容量電容時沒有放電，也有的是測量時打錯檔位，導致雙時基集成塊ICM7556和ICL7106損壞。檢查時首先在電池兩端測電流，若大于10mA，則說明7556損壞；取下此片，再測，電流還很大，則7106損壞；取下此片，再測，電流小于2.5mA，則說明其它基本正常。若稍大一點，則說明某些電容有些漏電。對損壞的元件及時更換后，先檢查200mV檔是否正常，再進行其它功能的測試。 (6)蜂鳴器不響。如指示燈亮，則可能是CD4011與非門
集成塊損壞；如燈不亮，則可能是雙運放電路集成塊TL062損壞，它的一半管腳管交流電流，一半管蜂鳴器，打到蜂鳴器檔，響則說明管蜂鳴器的那一半充好；打到交流2V檔，用改錐碰輸入端，顯示“1”，則說明管交流的那一半充好。 (7)開機顯示“1888”，是CD4070四異或門集成塊或CD4077CMOS四異或非門集成塊損壞；表的小數點始終亮，除4070或4077集成塊有故障外，還可能是1MΩ電阻開路所致。 數字萬用表要定期清洗，否則易短路導致表不正常工作。 小型數字萬用表九大故障檢修心得 故障一:交流各檔顯示不回零現象：交流電流、電壓各檔，在無電壓輸入的情況下顯示均不為零。原因一:打開表殼仔細觀察后發現，該表因長期使用，開關觸片間被嚴重污染，凡開關觸片經過的地方均有被銅粉末污染的黑色軌跡。這些污染則構成了一定量的容量不規則的伏打電池，其電壓對測量機構產生作用，因此各檔顯示不能回零。 解決方法：用棕毛刷蘸取航空汽油，清洗開關觸片，再用清水洗凈污染，晾干后交流各檔顯示回零，故障排除。 原因二：在交流電壓測量電路中有一只交流放大器，其輸出端與輸入端有一只反饋電容相連。反饋電容開路，高頻信號將跟隨被測信號直接進入測量機構，在無輸入的情況下，外電場的干擾信號也會直接被放大，表現出不能回零的現象。 解決方法：更換交流放大器的反饋電容，故障即消除。 故障二：20MΩ電阻檔不能回零，而且測量失效。現象:在200Ω、2kΩ、20kΩ等低阻檔測量正常，但打至20MΩ電阻檔，無論被測電阻的大小，總顯示出較穩定的固定值，根本無法正確顯示被測電阻的阻值。
原因：開箱檢查后發現，電池漏液較嚴重，已蔓延至電路板上，結果形成新的通路，使部分本無聯系的電路彼此相通，估計漏液的等效電阻為9MΩ。在低電阻檔測量時，因漏液的電阻R漏遠大于從200Ω→2KΩ→20KΩ的量程范圍，R漏上分走的電流很小，漏液電阻的分流影響可以近似忽略，測量結果所受影響不大。隨著量程范圍的增大，R漏的影響開始增大，到達20MΩ檔時，就出現了無論是否有被測電阻，都有穩定9MΩ的顯示值。
解決方法：用干布擦除所有電池漏液，更換新電池，再開機檢查，故障完全消失。 故障三:LCD顯示不完整。 現象：LCD顯示的數字筆畫不完整，用力按壓機殼故障消失，稍一松手，故障再現。 原因:機殼內顯示芯片引腳、引電橡膠及LCD顯示屏字劃電極間接觸不良所致。 解決方法:取一片透明的塑料薄膜，剪成與LCD顯示屏同大小的一塊墊在機殼顯示窗與LCD顯示屏之間，再上緊后蓋板螺絲，迫使內部組件緊密接觸，結果LCD顯示恢復正常。 故障四：LCD顯示的小數點錯位。 現象：電壓、電流、電阻各檔小數點顯示位與應顯示位不一致。 原因：開箱檢查發現，開關盤定位爪斷損，動觸片著力不勻而變形，變形后的動觸片在該接通的位置沒有接通，卻在不該接通的相鄰位置接通了，導致了小數點錯位。
解決方法：更換變形的動觸片后，故障完全消除。
故障五：直流電壓檔測量結果前后不一致。現象：對一穩定的100V直流電壓進行測量，開始顯示為105.1V，2分鐘后變為溢出顯示。 原因：經檢定是該萬用表所用電池電量不足所致。當電池欠電壓時，該萬用表模數變換器中的標準電壓不斷發生偏離，于是示值誤差將隨著電池性能的不斷下降而增大，時間越長，示值誤差越明顯。 解決方法：更換萬用表電池即可。 故障六：交流電壓高壓檔總是溢出顯示。 現象：交流電壓750V檔測量50V交流電壓時，居然溢出顯示。 原因：開箱檢查后發現，與輸入通道相連的定觸片間有電弧燒傷的痕跡。該處膠木板因被燒傷炭化而被擊破，使本應該經分壓器分壓的外界被測電壓直接傳到了放大器。 三位半數字萬用表的故障檢修 數字萬用表損壞的原因大多為使用者操作不當。儀表損壞的主要器件有：①A/D轉換器ICL7106或ICL7136損壞。②運算放大器TL062損壞。③雙時基電路ICM7556損壞。④四與非門CD4011損壞。⑤電阻檔過壓保護電路的三極管Q1(C9014)及保護電阻PO1(1.5KΩ)損壞。⑥電容C9(35V/0.33μF)漏電，導致基準電壓變化，引起測量誤差。下面具體介紹檢修方法。
1.檢修電源故障流程
數字表檢修工作一般先從電源開始，開關接通后，如無液晶顯示，應首先檢查9V電池是否無電或電池電壓太低。如果電池電壓正常，就應檢查A/D轉換器ICL7106的V+(腳1)與V-(腳26)之間有無9V電壓。只有當ICL7106電源電壓工作在正常狀態下，才能向下尋找故障原因。尋找故障應按照先查重點集成，比如A/D轉換器ICL7106基準工作電壓是否工作正常，顯示器能否正常顯示。如圖所示為數字萬用表電源故障檢修流程圖。 2.檢修故障實例 (1)基準電壓不準或不穩定:一數字萬用表顯示正常，但在檢定時，發現測量值明顯偏低。測其基準電壓只有75mV左右，通過仔細檢查，發現基準分壓電器R12、R13、W1附近有油污，導致印刷板漏電、絕緣下降致使R12減小。用無水酒精清洗并烘干后，故障排除。 (2)一數字表無論打到哪檔均顯示“-1”，用戶反映無法使用。測其工作電流達5mA，而儀表正常工作時為1.2mA左右。其基準電壓也不對。更換ICL7106后，故障依舊。從數字表原理分析，ICM7556雙時基電路極易過載而損壞。去掉ICM7556后，工作電流下降到1.2mA左右。其基準電壓VREF(36腳)與COM之間電壓為100mV，正常。除電容檔外，其余各檔恢復正常。從故障分析看，使用者在測電容時，在電容器上的電荷沒有泄放完，便對電容進行測量，導致ICM7556損壞。使得流過ICM7556的電流過大，引起COM電位抬高，從而降低了基準電壓。 (3)一數字表顯示正常，但在檢定時發現誤差較大，測量基準電壓明顯偏低，而且不穩定。剛接通電源時，測其工作電壓為100mV，但過一會兒，電壓會下降。由此現象分析，說明電路某一部分出現軟擊穿。首先按下ICM7556后，故障依舊。再更換ICL7106，工作電流仍偏大，基準電壓不正常。再查找各點對公共地的電壓，發現各點對地電壓都有不同程度的變化。而此時9V電池電壓是穩定的。但發現其正、負極對地電壓有變化，由此可知，這種現象發生在共用電源的器件上。由于CD4011只在蜂鳴器檔工作。故重點查TL062雙運算放大器。斷開其正負極電源，再測儀表工作電流為1.2mA，基準工作電壓為100mV左右，且穩定不變。說明TL062內部有軟擊穿，更換該片后，故障排除。 (4)一用戶由于誤操作，在電阻檔測電壓，導致用電阻檔測電阻無反應。從測量電阻的電路查得保險阻PO1(1.5KΩ)損壞，造成了電阻檔測電阻無反應。更換電阻后，故障排除。產生故障的主要原因是電阻檔誤測電壓時，三極管Q1(C9014)反向擊穿，使通過PO1電阻的電流迅速增大而燒壞PO1電阻。如果PO1電阻未壞，而Q1(C9014)反向擊穿短路，會造成電阻檔開路時不顯進“1”。同時應注意與Q1并聯的電容有時也會同時被擊穿短路。此類故障在DT890、DT9101、DT9108、DT9107等類型數字表上也經常出現。 (5)一數字表原來均不能測量，更換A/D轉換器ICL7136后(原來此表用的為ICL7106)，電流、電壓、電容檔均正常。但電阻檔不能測量。開路時，數字有跳變現象，無法穩定。按原理分析ICL7106與ICL7136可以互換，但在實際應用上還是有差異。從ICL7136與ICL7106典型電路分析，適當增加ICL7136上的積分電阻、降低積分電容，有助于改善電阻檔的穩定性，通過試驗將積分電阻由原來的56kΩ增大到330kΩ左右，電阻檔工作正常，測量結果準確。同時不影響其它檔的使用。此現象在DT890、DT9101、DT9102、DT9107、YDM-301等類型數字表將ICL7106更換。 數字萬用表修理技巧： 對一塊故障儀表首先應檢查和判別故障現象是共性(所有功能都不能測量)，還是個性(個別功能或個別量程)，然后區別情況，對癥解決。 1.若所有檔均不能工作，應重點檢查電源電路和A/D轉換器電路。檢查電源部分時，可取下疊層電池，按下電源開關，用正表筆接被測表電源負，負表筆接電源正(對數字萬用表而言)，開關打到二級管測量檔，若顯示的是二級管正向電壓，則說明電源部分是好的，若偏差大，則說明電源部分有問題。若出現開路，重點檢查電源開關和電池引線等。若出現短路，則需要采用斷路法，逐步斷開使用電源的元件，重點檢查運算放大器、定時器及A/D轉換器等。若出現短路，一般都不止損壞一塊集成元件。檢查A/D轉換器可以和基本表同時進行，相當于模擬式萬用表的直流表頭，具體檢查方法： (1)被測表的量程轉到直流電壓最低檔; (2)測量A/D轉換器工作電壓是否正常。根據表內所用A/D轉換器型號，對應V+腳和COM腳，測量值與它的典型值相比較是否相符。 (3)測A/D轉換器的基準電壓，目前常用的數字萬用表的基準電壓一般都是100mV或1V，即測量VREF+與COM之間的直流電壓，若偏離100mV或1V，可通過外接電位器進行調節。 (4)檢查輸入為零的顯示數，把A/D轉換器的正端IN+與負端IN-短接，使輸入電壓Vin=0，儀表顯示“00.0'或“00.00'。 (5)檢查顯示器的全亮筆劃。把測試端TEST腳與正電源端V+短接，使邏輯地變成高電位，全部數字電路停止工作。因每個筆劃上都加有直流電壓，所以全部筆劃亮對位表顯示“1888'，對位表顯示“18888'。若存在缺筆劃現象，檢查A/D轉換器對應輸出腳與導電膠(或聯線)，與顯示器之間是否有接觸不良和斷線情況。 2.若個別檔有問題，說明A/D轉換器和電源部分都工作正常。因直流電壓、電阻檔共用一套分壓電阻;交直流電流共用分流器;交流電壓與交流電流共用一套AC/DC轉換器;其它如Cx、HFE、F等都由獨立的不同轉換器組成。了解它們之間的關系，再根據電源圖，就很容易找到故障部位。若測量小信號不準確或顯示數字跳動大，則重點檢查量程開關的接觸是否良好。 3.若出現測量數據不穩，且數值總是累計增大，短接A/D轉換器的輸入端，顯示數據不為零的情況，則一般是0.1μF的基準電容性能不良所引起的。根據以上分析，數字萬用表的修理基本順序應是：數字表頭部→直流電壓→直流電流→交流電壓→交流電流→電阻檔(包括蜂鳴器和檢查二級管正壓降)→Cx→HFE、F、H、T等。但也不可過分機械，有些明顯能看出的問題，可以先處理。但在進行調校時，則一定要按照上述程序。 總之，一塊故障萬用表，經過適當的檢測，首先要分析故障可能出現的部位，然后根據線路圖找到故障位置進行更換和修復。因數字萬用表是較精密的儀表，更換元件一定要用參數相同的元件，特別是更換A/D轉換器，一定要采用生產廠家經嚴格篩選的集成塊，否則將出現誤差而達不到所需準確度。新換的A/D轉換器，也需要按前面所述的方法進行檢查，切不可因新而置信不疑。 目前，國內生產數字萬用表的廠家甚多，質量也有優 劣，對雙面復銅板的質量問題，在修理中是不易發現的。樹脂板的絕緣強度不夠時，主要表現在測量高電壓時誤差較大，修理時要與分壓電阻的阻值變化區別開來。遇到這種情況，最好是采用斷路法，尋找故障點。對燒壞碳化的部分要清除干凈，達到絕緣要求。遇到由雙面連線因過渡孔斷裂而引起不能輸入信號時，容易與轉換開關不良的現象混淆而難以分開，這類故障宜采用短路法尋找故障點。 圖示：
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