摘要:為探索高等院校在電工電子實(shí)習(xí)教學(xué)中對(duì)萬(wàn)用表的安裝實(shí)習(xí)和原理分析，本人參考了有關(guān)萬(wàn)用表的設(shè)計(jì)原理書籍，在實(shí)習(xí)教學(xué)中以歐姆定律為基本原理深入淺出地分析了MF47-6型萬(wàn)用表的設(shè)計(jì)理念和電路特點(diǎn)。對(duì)表頭電路、直流電流、電壓、交流電壓、電阻電路進(jìn)行了逐個(gè)剖析，以便于學(xué)生更好地理解和掌握萬(wàn)用表的安裝實(shí)習(xí)與調(diào)試設(shè)計(jì)原理。本篇重點(diǎn)分析表頭電路、直流電流電路。
　　關(guān)鍵詞:萬(wàn)用表，安裝，調(diào)試，實(shí)習(xí)，原理分析
　　
　　
　　如圖1是MF47-6萬(wàn)用表的電路圖，它是由六個(gè)部分組成：表頭顯示部分、直流電壓部分、直流電流部分、交流電壓部分、電阻部分和晶體管測(cè)試部分�，F(xiàn)將各部分剖析如下：
　　首先我們看圖2、指針式萬(wàn)用表的基本測(cè)量原理圖。
　　指針式萬(wàn)用表的基本原理，如圖所示，它有表頭、電阻測(cè)量檔、直流電壓測(cè)量檔、直流電流測(cè)量檔、交流電壓測(cè)量檔幾個(gè)部分組成。圖中SA為量程轉(zhuǎn)換開關(guān)“一”為黑表棒，“+”為紅標(biāo)棒。測(cè)量直流電流時(shí)，外部電流從“+”表棒流進(jìn)，“一”表棒流出，當(dāng)測(cè)量直流電壓時(shí)線路中用R2限流降壓，當(dāng)測(cè)量交流電壓時(shí)線路中用VD二極管半波整流，經(jīng)過電阻R3限流降壓，再由表頭顯示出來。當(dāng)測(cè)量電阻時(shí)在“+”“一”兩表棒短路連接時(shí)校零，有內(nèi)部小電池提供電流，使表頭指針偏轉(zhuǎn)到校零點(diǎn)。
　　具體電路分析如下：
　　一、表頭演示部分
　　如圖3所示表頭為I表=46.2uA,(約2.3KΩ的表頭動(dòng)圈導(dǎo)線電阻)和WH2（500Ω）的可調(diào)電阻組成R表=2.5KΩ的表頭內(nèi)阻(該表在調(diào)試時(shí)就是把表頭的2.5KΩ調(diào)準(zhǔn)確)。二極管D3、D4和C1（10uF）并聯(lián)在2.5KΩ表頭的兩端。電容C1（10uF）起到平穩(wěn)電流吸收脈沖的作用，二極管起到電壓過高電流過大時(shí)的正反雙向保護(hù)作用。R21和WH1組成表頭的分流電路。
　　根據(jù)并聯(lián)電路電壓相等的原理由計(jì)算得出R21和WH1上的分流電流I分為：46.2uA乘2.5K=30K乘I分，由此可以得出I分的電流為3.85uA。此時(shí)表頭電流的總電流為I表并=46.2+3.85=50.05uA，取50.uA。同時(shí)可以算出此時(shí)的并聯(lián)電阻為R表并=（2.5K乘30K）÷（30K+2.5K）=2.31K。故等效表頭并聯(lián)電阻為R表并=2.31K，表頭等效并聯(lián)電流I表并=50.uA，如圖3所示。
　　
　　我們?cè)倏磮D3正常滿度電流時(shí)，表頭兩端的電壓U表是多少？U表=U并=I表乘R表=I并表乘電阻R并表=50uA乘2.31K=115.5mV=0.1155V。此電壓降遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于硅二極管的正向?qū)�通電�?.6—0.7V的值，所以D3、D4不導(dǎo)通，如圖4所示；圖4是二極管導(dǎo)通特性曲線。當(dāng)萬(wàn)一電路接錯(cuò)使表頭電壓大于等于二極管的正向?qū)�通電�?.6—0.7V時(shí)，二極管D3、D4導(dǎo)通泄流，因此起到雙向保護(hù)表頭的作用。
　　
　　
　　二、直流電流檔電路的分析
　　如圖5所示，此時(shí)表頭為50uA，內(nèi)阻為2.31K再和R22=2.69K串聯(lián)，組成剛好為5K的電阻，我們把它叫做R表串=5KΩ，這時(shí)表頭電流還是I表并=I表串=50uA，這時(shí)表頭電壓降取名為U表串；U表串=R表串乘I表串=5K乘50uA=250mV=0.25V。所以當(dāng)：
　　2.1三層電刷的量程開關(guān)轉(zhuǎn)到直流電流DCmA0.05mA（50uA）檔時(shí)，（電流全部流進(jìn)表頭50uA）既能測(cè)量直流電流0.05mA（50uA），又能測(cè)0.25V的電壓降。
　　2.2電流表是根據(jù)并聯(lián)電阻擴(kuò)大分流電流達(dá)到擴(kuò)大電流表的量程的原理設(shè)計(jì)的（下同），當(dāng)量程開關(guān)轉(zhuǎn)到DCmA0.5檔時(shí)：電阻R4與表頭R表串=5KΩ并聯(lián)分流。同時(shí)我們知道此時(shí)
　　
　　流過表頭的電流剛好設(shè)計(jì)為50uA，內(nèi)阻為5kΩ，分流電流應(yīng)該為：500uA—50uA=450uA，根據(jù)并聯(lián)分流電壓相等的原理（下同）；則450uA乘R4=50uA乘5K。由此可以計(jì)算得出R4=555Ω。我們的分析和電路圖上電阻一致。
　　2.3同理：當(dāng)量程開關(guān)轉(zhuǎn)到DCmA5mA檔時(shí)：R3與表頭R表串=5KΩ分流，分流電流是：5000uA—50uA=4950uA，則4950uA乘R3=50uA乘5K，所以R3=50.5Ω。分析也和實(shí)際一樣。
　　2.4當(dāng)量程開關(guān)轉(zhuǎn)到DCmA50mA檔時(shí)：R2與表頭R表串=5KΩ分流，分流電流是：50000uA—50uA=49950uA，則49950uA乘R2=50uA乘5K，所以R2=5Ω，功率取1/2瓦。
　　2.5當(dāng)量程開關(guān)轉(zhuǎn)到DCmA500mA檔時(shí)：用R1+R29二個(gè)電阻串聯(lián)起來看做是一個(gè)電阻與表頭R表串=5KΩ分流，分流電流是：500000uA—50uA=499950uA，則499950uA乘（R1+R29）=50uA乘5K，因此500mA檔的分流電阻理論計(jì)算為0.5005Ω，實(shí)際R1+R29=0.44Ω+0.05Ω=0.49Ω。其中缺少了0.0105Ω；（要是把R1做成0.45Ω的話R1+R29=0.45Ω+0.05Ω=0.50Ω比理論計(jì)算0.5005Ω只有少了0.0005Ω這樣誤差為很��；但是電阻阻值是國(guó)家有標(biāo)稱值的規(guī)定，不是生產(chǎn)廠家、使用單位、設(shè)計(jì)者自己可以任意決定的，為了優(yōu)先保證后面5A檔時(shí)用0.05Ω的電阻，所以這里只能選擇用R1=0.44Ω的電阻、可能就是這個(gè)原因吧？）少去的0.0105Ω我們估且把它看作是接觸電阻存在的緣故吧。
　　該表的設(shè)計(jì)誤差精確度直流電流0.05mA—500mA檔為2.5，5A檔時(shí)為5。我們知道分流電阻減小分流電流增加電流測(cè)量值偏小、為負(fù)誤差，我們可以來看一下誤差為：0.0105Ω/0.5005Ω=0.020979=0.021，小于百分之二點(diǎn)一即誤差為2.1；符合設(shè)計(jì)要求小于2.5。
　　2.65A檔時(shí)（5000000—50）乘R29=50uA乘（5K+0.44Ω），所以R29=0.05Ω，這里電阻剛剛好。設(shè)計(jì)者的高明之處在于把500mA檔的分流電阻0.5005分為的R1+R2=0.44+0.05=0.49Ω。其R29=0.05Ω正好為測(cè)量5A檔分流所用；而5A檔測(cè)量時(shí)要把檔位放在500mA檔，負(fù)表棒不變，正表棒從R29右邊5A插空直接，用R29直接分流大電流，避免了量程開關(guān)的接觸電阻對(duì)大電流測(cè)量的影響。
　　三、調(diào)試說明
　　該表在沒有校試設(shè)備的情況下，可用數(shù)字萬(wàn)用表校準(zhǔn)，方法如下：
　　焊好表頭引線正端，數(shù)字萬(wàn)用表?yè)苤?0K檔，紅表棒接A點(diǎn)，（把表頭引線負(fù)端從線路板上斷開），黑表棒接表頭引線負(fù)端，調(diào)可調(diào)電阻WH2，使電阻顯示值剛好為理論設(shè)計(jì)值2.5KΩ，（溫度為20℃），調(diào)好后焊好表頭引線負(fù)端。調(diào)試就完成了。只要裝配沒有錯(cuò)誤，通過上述方法，本表基本能校準(zhǔn)，但是有條件者最好用數(shù)字校驗(yàn)臺(tái)校試。
　　
　　參考文獻(xiàn)：萬(wàn)用表檢測(cè)應(yīng)用實(shí)例/韓廣興等編著。—北京：電子工業(yè)出版社，2007.5ISBN978-7-121-03993-5
　　看圖識(shí)用萬(wàn)用表/門宏編著。—北京：電子工業(yè)出版社，2011.1（看圖識(shí)電子系列叢書）ISBN978-7-121-12195-1
　　晶體管收音機(jī)（電子技術(shù)講座三）.（上海業(yè)余工業(yè)大學(xué)）編寫�？茖W(xué)出版社1971年統(tǒng)一書號(hào)：15031.14出版社書號(hào)：51。15-7