萬用表的工作原理

　　“萬用表”是萬用電表的簡稱，它是我們電子制作中一個必不可少的工具。萬用表能測量電流、電壓、電阻、有的還可以測量三極管的放大倍數(shù)，頻率、電容容量大小、邏輯電位、分貝值等。萬用表有很多種，現(xiàn)在最流行的有機械指針式的和數(shù)字式的萬用表。它們各有其優(yōu)缺點;對于電子初學者，建議使用指針式萬用表，因為它對我們熟悉一些電子知識原理很有幫助。下面主要介紹一下機械指針式萬用表的測量原理。

　　此類萬用表的基本原理是利用一只靈敏的磁電式直流電流表（微安表）做表頭。當微小電流通過表頭，就會有電流指示。但表頭不能通過大電流，所以，必須在表頭上并聯(lián)與串聯(lián)一些電阻進行分流或降壓，從而測出電路中的電流、電壓和電阻。下面分別給予介紹。

　　1. 測直流電流原理。

　　如圖1a所示，在表頭上并聯(lián)一個適當?shù)碾娮瑁ń蟹至麟娮瑁┻M行分流，就可以擴展電流量程。改變分流電阻的阻值，就能改變電流測量范圍。

　　2. 測直流電壓原理。

　　如圖1b所示，在表頭上串聯(lián)一個適當?shù)碾娮瑁ń斜对鲭娮瑁┻M行降壓，就可以擴展電壓量程。改變倍增電阻的阻值，就能改變電壓的測量范圍。

　　3. 測交流電壓原理。

　　如圖1c所示，因為表頭是直流表，所以測量交流時，需加裝一個并、串式半波整流電路，將交流進行整流變成直流后再通過表頭，這樣就可以根據(jù)直流電的大小來測量交流電壓。擴展交流電壓量程的方法與直流電壓量程相似。

　　4. 測電阻原理。

　　如圖1d所示，在表頭上并聯(lián)和串聯(lián)適當?shù)碾娮瑁瑫r串接一節(jié)電池，使電流通過被測電阻，根據(jù)電流的大小，就可測量出電阻值。改變分流電阻的阻值，就能改變電阻的量程。

　　萬用表的使用

　　萬用表（以105型為例）的表盤如右圖所示。通過轉(zhuǎn)換開關的旋鈕來改變測量項目和測量量程。機械調(diào)零旋鈕用來保持指針在靜止處在左零位?！唉浮闭{(diào)零旋鈕是用來測量電阻時使指針對準右零位，以保證測量數(shù)值準確。

　　萬用表的測量范圍如下：

　　直流電壓：分5檔—0-6V；0-30V；0-150V；0-300V；0-600V。

　??？交流電壓：分5檔—0-6V；0-30V；0-150V；0-300V；0-600V

　　？直流電流：分3檔—0-3mA；0-30mA；0-300mA。

　??？ 電阻：分5檔—R*1；R*10；R*100；R*1K；R*10K

　　測量電阻：--先將表棒搭在一起短路，使指針向右偏轉(zhuǎn)，隨即調(diào)整“Ω”調(diào)零旋鈕，使指針恰好指到0。然后將兩根表棒分別接觸被測電阻（或電路）兩端，讀出指針在歐姆刻度線（第一條線）上的讀數(shù)，再乘以該檔標的數(shù)字，就是所測電阻的阻值。例如用R*100擋測量電阻，指針指在80，則所測得的電阻值為80*100=8K。由于“Ω”刻度線左部讀數(shù)較密，難于看準，所以測量時應選擇適當?shù)臍W姆檔。使指針在刻度線的中部或右部，這樣讀數(shù)比較清楚準確。每次換檔，都應重新將兩根表棒短接，重新調(diào)整指針到零位，才能測準。

　　測量直流電壓：--首先估計一下被測電壓的大小，然后將轉(zhuǎn)換開關撥至適當?shù)腣量程，將正表棒接被測電壓“+”端，負表棒接被測量電壓“-”端。然后根據(jù)該檔量程數(shù)字與標直流符號“DC-”刻度線（第二條線）上的指針所指數(shù)字，來讀出被測電壓的大小。如用V300伏檔測量，可以直接讀0-300的指示數(shù)值。如用V30伏檔測量，只須將刻度線上300這個數(shù)字去掉一個“0”，看成是30，再依次把200、100等數(shù)字看成是20、10既可直接讀出指針指示數(shù)值。例如用V6伏檔測量直流電壓，指針指在15，則所測得電壓為1.5伏。

　　測量直流電流：--先估計一下被測電流的大小，然后將轉(zhuǎn)換開關撥至合適的mA量程，再把萬用表串接在電路中，如圖所示。同時觀察標有直流符號“DC”的刻度線，如電流量程選在3mA檔，這時，應把表面刻度線上300的數(shù)字，去掉兩個“0”，看成3，又依次把200、100看成是2、1，這樣就可以讀出被測電流數(shù)值。例如用直流3mA檔測量直流電流，指針在100，則電流為1mA。

　　測量交流電壓：--測交流電壓的方法與測量直流電壓相似，所不同的是因交流電沒有正、負之分，所以測量交流時，表棒也就不需分正、負。讀數(shù)方法與上述的測量直流電壓的讀法一樣，只是數(shù)字應看標有交流符號“AC”的刻度線上的指針位置。三、使用萬用表注意事項

　　萬用表是比較精密的儀器，如果使用不當，不僅造成測量不準確且極易損壞。但是，只要我們掌握萬用表的使用方法和注意事項，謹慎從事，那么萬用表就能經(jīng)久耐用。使用萬用表是應注意如下事項：

　　1） 測量電流與電壓不能旋錯檔位。如果誤將電阻檔或電流檔去測電壓，就極易燒壞電表。萬用表不用時，最好將檔位旋至交流電壓最高檔，避免因使用不當而損壞。

　　2） 測量直流電壓和直流電流時，注意“+”“-”極性，不要接錯。如發(fā)現(xiàn)指針開反轉(zhuǎn)，既應立即調(diào)換表棒，以免損壞指針及表頭。

　　3） 如果不知道被測電壓或電流的大小，應先用最高檔，而后再選用合適的檔位來測試，以免表針偏轉(zhuǎn)過度而損壞表頭。所選用的檔位愈靠近被測值，測量的數(shù)值就愈準確。

　　4） 測量電阻時，不要用手觸及元件的裸體的兩端（或兩支表棒的金屬部分），以免人體電阻與被測電阻并聯(lián)，使測量結(jié)果不準確。

　　5） 測量電阻時，如將兩支表棒短接，調(diào)“零歐姆”旋鈕至最大，指針仍然達不到0點，這種現(xiàn)象通常是由于表內(nèi)電池電壓不足造成的，應換上新電池方能準確測量。

　　6） 萬用表不用時，不要旋在電阻檔，因為內(nèi)有電池，如不小心易使兩根表棒相碰短路，不僅耗費電池，嚴重時甚至會損壞表頭。

　　　萬用表的型號及其用途：

　　1.萬用表是電力電子等部門不可缺少的測量儀表，一般以測量電壓，電流和電阻為目的。

　　2.萬用表按顯示方式分為指針萬用表和數(shù)字萬用表。

　　3.萬用表按照量程轉(zhuǎn)換可劃為三種類型：手動量程（MAN RANGZ），自動量程（AUTO RANGZ），手動量程（AUTO/MANRANGZ）

　　4.據(jù)功能，用途及價格，還可分為9大類，低，中，高擋數(shù)字萬用表，數(shù)字/模擬混合式儀表，數(shù)字/混合圖雙顯示的儀表，萬用示波表等。

????????? 萬用表的使用技巧

　　1、指針表和數(shù)字表的選用：

　　1、指針表讀取精度較差，但指針擺動的過程比較直觀，其擺動速度幅度有時也能比較客觀地反映了被測量的大小（比如測電視機數(shù)據(jù)總線（SDL）在傳送數(shù)據(jù)時的輕微抖動）；數(shù)字表讀數(shù)直觀，但數(shù)字變化的過程看起來很雜亂，不太容易觀看。

　　2、指針表內(nèi)一般有兩塊電池，一塊低電壓的1.5V，一塊是高電壓的9V或15V，其黑表筆相對紅表筆來說是正端。數(shù)字表則常用一塊6V或9V的電池。在電阻檔，指針表的表筆輸出電流相對數(shù)字表來說要大很多，用R×1Ω檔可以使揚聲器發(fā)出響亮的“噠”聲，用R×10kΩ檔甚至可以點亮發(fā)光二極管（LED）。

　　3、在電壓檔，指針表內(nèi)阻相對數(shù)字表來說比較小，測量精度相對較差。某些高電壓微電流的場合甚至無法測準，因為其內(nèi)阻會對被測電路造成影響（比如在測電視機顯像管的加速級電壓時測量值會比實際值低很多）。數(shù)字表電壓檔的內(nèi)阻很大，至少在兆歐級，對被測電路影響很小。但極高的輸出阻抗使其易受感應電壓的影響，在一些電磁干擾比較強的場合測出的數(shù)據(jù)可能是虛的。

　　4、總之，在相對來說大電流高電壓的模擬電路測量中適用指針表，比如電視機、音響功放。在低電壓小電流的數(shù)字電路測量中適用數(shù)字表，比如BP機、手機等。不是絕對的，可根據(jù)情況選用指針表和數(shù)字表。

　　2、測量技巧（如不作說明，則指用的是指針表）：

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　　1、測喇叭、耳機、動圈式話筒：用R×1Ω檔，任一表筆接一端，另一表筆點觸另一端，正常時會發(fā)出清脆響量的“噠”聲。如果不響，則是線圈斷了，如果響聲小而尖，則是有擦圈問題，也不能用。

　　2、測電容：用電阻檔，根據(jù)電容容量選擇適當?shù)牧砍?，并注意測量時對于電解電容黑表筆要接電容正極。①、估測微波法級電容容量的大小：可憑經(jīng)驗或參照相同容量的標準電容，根據(jù)指針擺動的最大幅度來判定。所參照的電容不必耐壓值也一樣，只要容量相同即可，例如估測一個100μF/250V的電容可用一個100μF/25V的電容來參照，只要它們指針擺動最大幅度一樣，即可斷定容量一樣。②、估測皮法級電容容量大?。阂肦×10kΩ檔，但只能測到1000pF以上的電容。對1000pF或稍大一點的電容，只要表針稍有擺動，即可認為容量夠了。③、測電容是否漏電：對一千微法以上的電容，可先用R×10Ω檔將其快速充電，并初步估測電容容量，然后改到R×1kΩ檔繼續(xù)測一會兒，這時指針不應回返，而應停在或十分接近∞處，否則就是有漏電現(xiàn)象。對一些幾十微法以下的定時或振蕩電容（比如彩電開關電源的振蕩電容），對其漏電特性要求非常高，只要稍有漏電就不能用，這時可在R×1kΩ檔充完電后再改用R×10kΩ檔繼續(xù)測量，同樣表針應停在∞處而不應回返。

　　3、在線檢測二極管、三極管、穩(wěn)壓管好壞：因為在實際電路中，三極管的偏置電阻或二極管、穩(wěn)壓管的周邊電阻一般都比較大，大都在幾百幾千歐姆以上，這樣，我們就可以用萬用表的R×10Ω或R×1Ω檔來在路測量PN結(jié)的好壞。在路測量時，用R×10Ω檔測PN結(jié)應有較明顯的正反向特性（如果正反向電阻相差不太明顯，可改用R×1Ω檔來測），一般正向電阻在R×10Ω檔測時表針應指示在200Ω左右，在R×1Ω檔測時表針應指示在30Ω左右（根據(jù)不同表型可能略有出入）。如果測量結(jié)果正向阻值太大或反向阻值太小，都說明這個PN結(jié)有問題，這個管子也就有問題了。這種方法對于維修時特別有效，可以非常快速地找出壞管，甚至可以測出尚未完全壞掉但特性變壞的管子。比如當你用小阻值檔測量某個PN結(jié)正向電阻過大，如果你把它焊下來用常用的R×1kΩ檔再測，可能還是正常的，其實這個管子的特性已經(jīng)變壞了，不能正常工作或不穩(wěn)定了。

　　4、測電阻：重要的是要選好量程，當指針指示于1/3～2/3滿量程時測量精度最高，讀數(shù)最準確。要注意的是，在用R×10k電阻檔測兆歐級的大阻值電阻時，不可將手指捏在電阻兩端，這樣人體電阻會使測量結(jié)果偏小。

　　5、測穩(wěn)壓二極管：我們通常所用到的穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值一般都大于1.5V，而指針表的R×1k以下的電阻檔是用表內(nèi)的1.5V電池供電的，這樣，用R×1k以下的電阻檔測量穩(wěn)壓管就如同測二極管一樣，具有完全的單向?qū)щ娦?。但指針表的R×10k檔是用9V或15V電池供電的，在用R×10k測穩(wěn)壓值小于9V或15V的穩(wěn)壓管時，反向阻值就不會是∞，而是有一定阻值，但這個阻值還是要大大高于穩(wěn)壓管的正向阻值的。如此，我們就可以初步估測出穩(wěn)壓管的好壞。但是，好的穩(wěn)壓管還要有個準確的穩(wěn)壓值，業(yè)余條件下怎么估測出這個穩(wěn)壓值呢？不難，再去找一塊指針表來就可以了。方法是：先將一塊表置于R×10k檔，其黑、紅表筆分別接在穩(wěn)壓管的陰極和陽極，這時就模擬出穩(wěn)壓管的實際工作狀態(tài)，再取另一塊表置于電壓檔V×10V或V×50V（根據(jù)穩(wěn)壓值）上，將紅、黑表筆分別搭接到剛才那塊表的的黑、紅表筆上，這時測出的電壓值就基本上是這個穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值。說“基本上”，是因為第一塊表對穩(wěn)壓管的偏置電流相對正常使用時的偏置電流稍小些，所以測出的穩(wěn)壓值會稍偏大一點，但基本相差不大。這個方法只可估測穩(wěn)壓值小于指針表高壓電池電壓的穩(wěn)壓管。如果穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值太高，就只能用外加電源的方法來測量了（這樣看來，我們在選用指針表時，選用高壓電池電壓為15V的要比9V的更適用些）。

　　6、測三極管：通常我們要用R×1kΩ檔，不管是NPN管還是PNP管，不管是小功率、中功率、大功率管，測其be結(jié)cb結(jié)都應呈現(xiàn)與二極管完全相同的單向?qū)щ娦?，反向電阻無窮大，其正向電阻大約在10K左右。為進一步估測管子特性的好壞，必要時還應變換電阻檔位進行多次測量，方法是：置R×10Ω檔測PN結(jié)正向?qū)娮瓒荚诖蠹s200Ω左右；置R×1Ω檔測PN結(jié)正向?qū)娮瓒荚诖蠹s30Ω左右，（以上為47型表測得數(shù)據(jù)，其它型號表大概略有不同，可多試測幾個好管總結(jié)一下，做到心中有數(shù)）如果讀數(shù)偏大太多，可以斷定管子的特性不好。還可將表置于R×10kΩ再測，耐壓再低的管子（基本上三極管的耐壓都在30V以上），其cb結(jié)反向電阻也應在∞，但其be結(jié)的反向電阻可能會有些，表針會稍有偏轉(zhuǎn)（一般不會超過滿量程的1/3，根據(jù)管子的耐壓不同而不同）。同樣，在用R×10kΩ檔測ec間（對NPN管）或ce間（對PNP管）的電阻時，表針可能略有偏轉(zhuǎn)，但這不表示管子是壞的。但在用R×1kΩ以下檔測ce或ec間電阻時，表頭指示應為無窮大，否則管子就是有問題。應該說明一點的是，以上測量是針對硅管而言的，對鍺管不適用。不過現(xiàn)在鍺管也很少見了。另外，所說的“反向”是針對PN結(jié)而言，對NPN管和PNP管方向?qū)嶋H上是不同的。

　　現(xiàn)在常見的三極管大部分是塑封的，如何準確判斷三極管的三只引腳哪個是b、c、e？三極管的b極很容易測出來，但怎么斷定哪個是c哪個是e？這里推薦三種方法：

　　第一種方法：對于有測三極管hFE插孔的指針表，先測出b極后，將三極管隨意插到插孔中去（當然b極是可以插準確的），測一下hFE值，然后再將管子倒過來再測一遍，測得hFE值比較大的一次，各管腳插入的位置是正確的。

　　第二種方法：對無hFE測量插孔的表，或管子太大不方便插入插孔的，可以用這種方法：對NPN管，先測出b極（管子是NPN還是PNP以及其b腳都很容易測出，是吧？），將表置于R×1kΩ檔，將紅表筆接假設的e極（注意拿紅表筆的手不要碰到表筆尖或管腳），黑表筆接假設的c極，同時用手指捏住表筆尖及這個管腳，將管子拿起來，用你的舌尖舔一下b極，看表頭指針應有一定的偏轉(zhuǎn)，如果你各表筆接得正確，指針偏轉(zhuǎn)會大些，如果接得不對，指針偏轉(zhuǎn)會小些，差別是很明顯的。由此就可判定管子的c、e極。對PNP管，要將黑表筆接假設的e極（手不要碰到筆尖或管腳），紅表筆接假設的c極，同時用手指捏住表筆尖及這個管腳，然后用舌尖舔一下b極，如果各表筆接得正確，表頭指針會偏轉(zhuǎn)得比較大。當然測量時表筆要交換一下測兩次，比較讀數(shù)后才能最后判定。這個方法適用于所有外形的三極管，方便實用。根據(jù)表針的偏轉(zhuǎn)幅度，還可以估計出管子的放大能力，當然這是憑經(jīng)驗的。

　　第三種方法：先判定管子的NPN或PNP類型及其b極后，將表置于R×10kΩ檔，對NPN管，黑表筆接e極，紅表筆接c極時，表針可能會有一定偏轉(zhuǎn)，對PNP管，黑表筆接c極，紅表筆接e極時，表針可能會有一定的偏轉(zhuǎn)，反過來都不會有偏轉(zhuǎn)。由此也可以判定三極管的c、e極。不過對于高耐壓的管子，這個方法就不適用了。

　　對于常見的進口型號的大功率塑封管，其c極基本都是在中間。中、小功率管有的b極可能在中間。比如常用的9014三極管及其系列的其它型號三極管、2SC1815、2N5401、2N5551等三極管，其b極有的在就中間。當然它們也有c極在中間的。所以在維修更換三極管時，尤其是這些小功率三極管，不可拿來就按原樣直接安上，一定要先測一下。

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