马实验1数字万用表的应用实验报告.docx
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马实验1数字万用表的应用实验报告
实验一数字万用表的应用
一、实验目的
1理解数字万用表的工作原理;
2熟悉并掌握数字万用表的主要功能和使用操作方法。
二、实验内容
1用数字万用表检测元器件——电阻测量、电容测量、二极管检测、三极管检测;
2用数字万用表测量电压和电流——直流电压及电流的测量、交流电压及电流的测量。
三、实验仪器及器材
1低频信号发生器1台
2数字万用表1块
3功率放大电路实验板1块
4实验箱1台
54700Pf、IN4007、9018各1个
四、实验要求
1要求学生自己查阅有关数字万用表的功能和相关工作原理,了解数字万用表技术指标;
2要求学生能适当了解一些科研过程,培养发现问题、分析问题和解决问题的能力;
3要求学生独立操作每一步骤;
4熟练掌握万用表的使用方法。
五、万用表功能介绍(以UT39E型为例)
1概述 UT39E型数字万用表是一种功能齐全、性能稳定、结构新颖、安全可靠、高精度的手持式四位半液晶显示小型数字万用表。
它可以测量交、直流电压和交、直流电流,频率,电阻、电容、三极管β值、二极管导通电压和电路短接等,由一个旋转波段开关改变测量的功能和量程,共有28档。
本万用表最大显示值为±19999,可自动显示“0”和极性,过载时显示“1”,负极性显示“-”,电池电压过低时,显示“”标志,短路检查用蜂鸣器。
2技术特性
A直流电压:
量程为200mV、2V、20V、200V和1000V五档,200mV档的准确度为±(读数的0.05%+3个字),2V、20V和200V档的准确度为±(读数的0.1%+3个字),1000V档的准确度为±(读数的0.15%+5个字);
输入阻抗,所有直流档为10MΩ。
B交流电压
量程为2V、20V、200V和750V四档,2V、20V和200V档的准确度为±(读数的0.5%+10个字),750V档的准确度为±(读数的0.8%+15个字);
输入阻抗,所有量程约为2MΩ;
频率范围为40Hz~400Hz;
显示:
正弦波有效值(平均值响应)。
C直流电流
量程为2mA、200mA和20A三档,2mA档的准确度为±(读数的0.5%+5个字),200mA档的准确度为±(读数的0.8%+5个字),20A档的准确度为±(读数的2%+10个字)。
D交流电流
量程为2mA、200mA和20A三档,2mA档的准确度为±(读数的0.8%+10个字),200mA档的准确度为±(读数的1.2%+10个字),20A档的准确度为±(读数的2.5%+10个字);
频率范围为40Hz~400Hz;
显示:
正弦波有效值(平均值响应)。
E电阻:
量程为200Ω、2kΩ、20kΩ、20MΩ和200MΩ五档。
200Ω档的准确度为±(读数的0.5%+10个字),2kΩ、20kΩ和20MΩ档的准确度为±(读数的0.3%+1个字),200MΩ档的准确度为±[(读数-100)的5%+10个字]。
F电容测试:
量程为2nF、20nF、200nF和20μF四档,准确度为±(读数的4%+10个字),测试信号为400Hz40mVrms。
G频率测量:
量程为2kHz和20kHz二档,2kHz档的准确度为±(读数的2%+5个字),20kHz档的准确度为±(读数的1.5%+5个字)。
H三极管hFE检测:
测试条件为:
VCE=2.8V,Ibo=10μA,显示值范围0~1000。
I短路检测:
约小于70Ω时蜂鸣器发声。
3面板及操作说明
(1) 显示器:
四位半数字液晶显示屏
(2)数据保持显示:
按下“HOLD”键,LCD上保持显示当前测量值,再按一下弹起该键则退出保持显示。
(3)显示符号:
“”为数据保持提示符,“—”表示显示负的读数,“”为电池欠压提示符,“hFE”为晶体管放大倍数提示,“℃”为温度摄氏符号,“”为二极管测量提示符,“”为电路通断测量提示符,“”为高压提示符。
(4) 电源开关:
按下“POWER”,则接通电源,弹起则关断。
(5) 电容测量插座:
测量电容时,将电容引脚插入插座中。
(6)功能量程开关:
选择不同的测量功能和量程。
(7) “A”插孔(不能测量大于20A电流):
当测量大于200mA、小于20A的交、直流电流时,红表笔应插入此20A电流插孔。
(8) “mA”插孔:
当测量小于200mA的交、直流电流时,红表笔应插入此电流插孔。
(9) “VΩHz”插孔:
当测量交、直流电压、频率、电阻、二极管和短路检测时,红表笔应插入此插孔。
(10) 接地公共端“COM”插孔:
黑表笔始终插入此接地插孔中。
(11) hFE测试插座:
将被测三极管的集电极、基极和发射极分别插入“C”、“B”、“E”插孔内,注意区分三极管是NPN型还是PNP型。
4使用方法
(1) 准备:
按下电源开关,观察液晶显示是否正常,有否电池缺电标志出现,若有则要先更换电池。
(2) 使用
(A) 交、直流电流的测量
根据测量电流的大小选择适当的电流测量量程和红表笔的插入孔,测量直流时,红表笔接触电压高一端,黑表笔接触电压低的一端,正向电流从红表笔流入万用表,再从黑表笔流出,当要测量的电流大小不清楚的时候,先用最大的量程来测量,然后再逐渐减小量程来精确测量。
(B) 交、直流电压的测量
红表笔插入“VΩHz”插孔中,根据电压的大小选择适当的电压测量量程,黑表笔接触电路“地”端,红表笔接触电路中待测点。
特别要注意,数字万用表测量交流电压的频率很低(40~400Hz),中高频率信号的电压幅度应采用交流毫伏表来测量。
(C) 电阻的测量
红表笔插入“VΩHz”插孔中,根据电阻的大小选择适当的电阻测量量程,红、黑两表笔分别接触电阻两端,观察读数即可。
特别是,测量在路电阻时(在电路板上的电阻),应先把电路的电源关断,以免引起读数抖动。
禁止用电阻档测量电流或电压(特别是交流220V电压),否则容易损坏万用表。
另外,利用电阻档还可以定性判断电容的好坏。
先将电容两极短路(用一支表笔同时接触两极,使电容放电),然后将万用表的两支表笔分别接触电容的两个极,观察显示的电阻读数。
若一开始时显示的电阻读数很小(相当于短路),然后电容开始充电,显示的电阻读数逐渐增大,最后显示的电阻读数变为“1”(相当于开路),则说明该电容是好的。
若按上述步骤操作,显示的电阻读数始终不变,则说明该电容已损坏(开路或短路)。
特别注意的是,测量时要根电容的大小选择合适的电阻量程,例如47μF用20k档,而4.7μF则要用2M档等等。
(D) 二极管导通电压检测
在这一档位,红表笔接万用表内部正电源,黑表笔接万用表内部负电源。
红表笔接被测二极管阳极,黑表笔接被测二极管阴时,被测二极管正向导通,万用表显示二极管的正向导通电压,单位是mV。
通常好的硅二极管正向导通电压应为500mV~800mV,好的锗二极管正向导通电压应为200mV~300mV。
假若显示“000”,则说明二极管击穿短路,假若显示“1”,则说明二极管正向不通。
若反接,被测二极管反向截止,应显示“1”,若显示“000”或其它值,则说明二极管已反向击穿。
此档也可以用来判断三极管的好坏以及管脚的识别。
测量时,先将一支表笔接在某一认定的管脚上,另外一支表笔则先后接到其余两个管脚上,如果这样测得两次均导通或均不导通,然后对换两支表笔再测,两次均不导通或均导通,则可以确定该三极管是好的,而且可以确定该认定的管脚就是三极管的基极。
若是用红表笔接在基极,黑表笔分别接在另外两极均导通,则说明该三极管是NPN型,反之,则为PNP型。
最后比较两个PN结正向导通电压的大小,读数较大的是be结,读数较小的是bc结,由此集电极和发射极都识别出来了。
(E) 三极管值hFE测试
首先要确定待测三极管是NPN型还是PNP型,然后将其管脚正确地插入对应类型的测试插座中,功能量程开关转到hFE档,即可以直接从显示屏上读取hFE值,若显示“000”,则说明三极管已坏。
(F) 短路(通断)检测
将功能、量程开关转到“”位置,两表笔分别接测试点,若有短路(电阻约小于70Ω),则蜂鸣器会响。
六、实验步骤
1用数字万用表检测元器件
1.1通断检测:
正确选取档位,检测功率放大电路实验板上线路连接是否良好。
1.2电阻测量:
正确选择量程,测量功率放大电路实验板上电阻1R5、1R7和电位器W1的阻值。
(填表1-1)
1.3电容检测:
正确选择量程,测量给定电容的电容量。
(填表1-1)
1.4二极管检测:
正确选取档位,检测给定二极管1D1、1D2的好坏。
(填表1-1)
1.5三极管检测:
正确选取档位,检测给定三极管BG2、BG3的好坏。
(填表1-1)
2用数字万用表测量电压和电流
2.1直流电压测量:
正确选取档位,测量实验箱上直流电源电压Vcc。
(填表1-2)
2.2直流电流测量:
正确选取档位,测量集成功放电路静态时的总电流I。
(填表1-2)
2.3交流电压测量:
用信号发生器按表1-3所列频率输出幅度为300mVp_p正弦波加到集成功放输入端Vin,正确选取万用表交流电压档测量Vin。
(填表1-3)
2.4交流电流测量:
用信号发生器按表1-3所列频率输出幅度为300mVp_p正弦波加到集成功放输入端Vin,正确选取万用表交流电流档测量Iin,并计算输入阻抗。
(填表1-3)
3频率测量
用信号发生器按表1-4所列频率输出幅度为1Vp_p正弦波,用万用表测量其频率,若以信号发生器显示频率为实际值,计算测量的绝对误差和相对误差。
(填表1-4)
4数字万用表检波类型判别
自己设计一个实验方案来判别数字万用表测交流电压时的检波类型。
七、预习与思考题
1交流电压的测量方法有哪几种?
答:
1、直接测量法:
用万用表将其调到AC档,由高至低,逐档测量,直到测出正确值。
2、电阻分压法:
根据U=IR公式,测出交流电流值,由其推导出交流电压值。
3、间接测量法:
交流电压—直流电压—直流电压表。
其中检波方法就包括平均值、有效值、峰值、超外差检波。
2DVM有哪些特点?
DVM的测量误差如何计算?
答:
特点如下:
(a)数字显示,消除视觉误差.
(b)准确度高,7~8位DVM的相对误差可小到±0.0001%.
(c)量程转换有手动和自动两种.
(d)分辨力高
(e)测量速度快
(f)输入阻抗高,一般在10MW左右,最高达104MW.
(g)抗干扰能力强.
误差计算:
(1)固有误差DVM的固有误差有两种表示方法:
(a)DU=±a%Ux几个字
(b)DU=±a%Ux%Um
(2)输入阻抗和输入零电流的附加误差gIo=
3DVM的适用频率范围是多少?
答:
几Hz~GHz量级。
八、实验要求
1每个学生1份实验报告;
2根据实验1.1-1.4,说明用万用表检测各种常用元器件的方法;
答:
电阻、电容元件均是选取正确的档位,先选取大量程逐档进行测量,直接读数即可;
二极管的测量:
利用电压档,在这一档位,红表笔接万用表内部正电源,黑表笔接万用表内部负电源。
红表笔接被测二极管阳极,黑表笔接被测二极管阴时,被测二极管正向导通,万用表显示二极管的正向导通电压,比较小。
反之则阻值比较大。
因而可以通过正向和反向测量二极管两端的电压来判断。
当发现电压极小时,则红表笔对应的一端为二极管阳极,另一端为阴极。
三极管的测量:
首先要确定待测三极管是NPN型还是PNP型,利用测量二极管的电压档来判断三极管的型号。
测量时,先将一支表笔接在某一认定的管脚上,另外一支表笔则先后接到其余两个管脚上,如果这样测得两次均导通或均不导通,然后对换两支表笔再测,两次均不导通或均导通,则可以确定该三极管是好的,而且可以确定该认定的管脚就是三极管的基极。
若是用红表笔接在基极,黑表笔分别接在另外两极均导通,则说明该三极管是NPN型,反之,则为PNP型。
最后比较两个PN结正向导通电压的大小,读数较大的是be结,读数较小的是bc结,由此集电极和发射极都识别出来了。
然后将其管脚正确地插入对应类型的测试插座中,功能量程开关转到hFE档,即可以直接从显示屏上读取hFE值。
3根据实验2.1-1.4,从减小测量误差角度说明如何选取量程;
答:
1、若事先能够估计出所测元件的值,则选取大于该值且最接近于该值的的量程。
2、若事先无法估计元件的值,则应将档位从大到小逐步选取合适的量程。
4估计实验2.1的测量误差?
答:
测量直流电压时误差主要是在电压表的并联分流上。
表1—2中的误差分别是16%,4.4%,0.5%。
5根据实验数据说明所用万用表的频率响应特性;
答:
由表3—1可知,当频率变化时交流电压、电流基本上不变,亦即万用表随频率变化不明显。
九、实验注意事项
1实验前应先预习好。
2注意正确选择量程及红表笔插孔。
对未知量进行测量时,应首先把量程调到最大,然后从大向小调,直到合适为此。
若显示“1”,表示过截,应加大量程。
3不测量时,应随手关断电源。
4改变量程时,表笔应与被测点断开。
5测量电流时,切忌过载。
6不允许用电阻档和电流档测电压。
表1-1电阻、电容、二极管及三极管的检测
序号
项目
选取档位
操作及显示描述
结果/结论
1.1
1.2
测量1R5
200(
直接测量,显示不太稳定
10.1
测量1R7
20K
直接测量,显示不太稳定
5.041
测量W1
2M
测1R5,1R7,W1的总值,从而得出W1的值
0.0716-0.659
1.3
检测给定电容
20nF
直接测量,显示不太稳定
4.731
1.4
检测给定二极管
2V
直接测量,显示不太稳定
718.2
1.5
检测给定三极管
2V,hFE
区分好三极管后,将其插入三极管测量处
123.7
表1-2直流电压及直流电流测量
序号
项目
测量1(+5V)
测量(+9V)
测量(+12V)
1
选取万用表电压档位
20V
20V
20V
2
测得直流电源电压U(V)
5.131
8.730
11.93
3
选取万用表电流档位
200mA
200mA
200mA
4
集成功放电路静态时总电流I(mA)
10.20
19.01
24.29
5
集成功放电路静态功耗P(W)
0.052
0.166
0.290
表1-3交流电压及交流电流测量
序号
信号发生器输出电压u(mVp_p)
300
输入阻抗
(()
信号频率(Hz)
选取万用表电压档位
万用表指示
Vin值(V)
选取万用表电流档位
万用表指示Iin值(mA)
1
50
交流2V
0.1044
交流2mA
0.0001
1044000
2
100
交流2V
0.1040
交流2mA
0.0006
173333
3
200
交流2V
0.1032
交流2mA
0.0009
114666
4
400
交流2V
0.1038
交流2mA
0.0007
148285
5
500
交流2V
0.1028
交流2mA
0.0006
171333
6
600
交流2V
0.1023
交流2mA
0.0003
341000
7
1k
交流2V
0.1010
交流2mA
0.0001
1010000
8
5k
交流2V
0.0871
交流2mA
0.0001
871000
表1-4频率测量
序号
信号发生器输出电压u(Vp_p)
1
信号频率(Hz)
选取万用表频率档位
万用表指示f值(Hz)
绝对误差
相对误差
1
50
2K
0.0611
11.1
18.2%
2
500
2K
0.5031
3.1
0.62%
3
1000
2K
1.0180
18
1.77%
4
2000
20K
2.1230
123
6.0%
5
5000
20K
5.230
230
4.4%
6
10000
20K
9.895
105
1.1%
7
20000
过量程
实验心得:
- 配套讲稿:
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- 实验 数字 万用表 应用 报告