數字萬用表應急測量在線電阻的方法

分類：技術教程日期：2009-06-08 11:30:22 來源：

摘要：本文介紹一種加載降壓測量法，能使沒有在線電阻測量功能的數字萬用表也能應急測量在線電阻。

當前只有少數幾種數字萬且表，如DT860B和DT960T型數字萬用表，增設有低功率測電阻擋（其符號為"LOΩ"或"LOW OHM"），因而適用于測量在線電阻，而很多數字萬用表，如DT830系列和DT890系列等數字萬用表，都沒有這種測試功能。本文介紹一種加載降壓測量法，能使沒有在線電阻測量功能的數字萬用表也能應急測量在線電阻。用這種方式測量在線電阻時，不必更改數字萬用表的內部線路和元器件，所以在一定的實用價值。下面以DT830A型數字萬用表為便介紹加載降壓測量法的原理及其注意事貢。

基本測量原理

在陳述加載降壓測量法之前，要先介紹比例法測量電阻的原理。比例法測量電阻原理圖如圖1所示。圖中線框內部分為萬用表內部電路。從圖中可看出，將被測電阻Rx接在萬用表兩端，相當于將Rx與基準電阻Ro串聯后接在集成塊TSC7106的V+引腳與COM引腳之間。將萬用表撥到電阻擋后，TSC7106的基準電源Eo向Ro和Rx提供測試電流I，Ro上的壓降VRo提供測試電壓VRX，并作為集成塊TSC7106的基準電壓VREF，而VRX又是輸入電壓VIN。輸入電壓VIN與基準電壓的關系式為：VIN/VRO=VRX/VRO=RX/RO，由該式求得RX=RO/VRO．VRX，VRX=RX/RO．VRO。這就是比例法測量電阻的基本原理。由VRX=RX/RO．VRO不難看出，在萬且表的同一電阻擋，若被測電阻越小，其兩端的測試電壓也越小，短路時，即萬用表顯示"000"時，被測電阻RX=0，則測試電壓VRX=0；反之，隨著被測電阻RX的不斷增大，其兩端的測試電壓VRX也隨之增大。當萬用表顯示"1000"時，即RX=RO時，測試電壓VRX=VRO。當被測電阻達到RX=2RO，即滿量程時，顯示溢出符號"1"，此時被測電阻兩端的測試電壓VRX=2VRO。當被測電阻開路時，其測試電壓達到最大值約0.65V（典型值）。由于DT830A型數字萬用表各電阻擋的開路電壓（空載輸出電壓）約為0.65V，所以不能直接測量在線電阻，因為這樣高的測試電壓足以便被測電路中的硅管（在正向測量時）趨于導通，從而影響測量經果。根據被測電阻與測試電壓之間的變化規律不難想到：若我們在測量在線電阻之前，先在數字萬用表的V/Ω與COM插孔之間，即兩表筆之間，跨接一個電阻R1，也就是預先中一個負載電阻，把數字萬且表在該電阻擋的測試電壓降下來。只要R1的阻值選得合適，就能使其最大測試電壓被限制在0.3V以下（不大于0.3V）。鑒于目前國內外普遍使用硅管，鍺管極少見，而硅管在0.35V電壓下仍處于截止狀態，因此可以忽略硅管對被測電路的并聯作用（可將硅管視為開路），所以這種方法能夠用來測量晶體管在線電阻，這就是加載降壓測量法。用此方法測量在線電阻時，各電阻擋的最大測試電壓距上限0.35V應留有一定的余量，通常取最大測試電壓小于等于0.3V。）用加載降壓測量法測量在線電阻的電路連接如圖2所示。

設被測在線電阻為RX，數字萬用表的顯示值為R，加載電阻為R1（取實測值）。顯然，R、RX和R1三者的關系式為R=R1．RX/（R1+RX），所以被測在線電阻RX=R1．R/（R1-R），由此式即可算出被測在線電阻值。但各電阻擋的加載電阻R1的阻值取多大合適呢?筆者按圖3所示的電路進行實驗，以選取R1的合適阻值。連接如圖3所示，實驗數據如附表所列。由廠家提供的DT830A數字萬用表各電阻擋的開路電壓為0.65V或小于0.7V。

由附表可以看出，DT830A數字萬用表的200Ω擋對R1取值范圍要求最寬松，2kΩ朱如何要R1≤1.76kΩ就能滿足要求，其他高擋對R1的取值就不一、一列舉了。為了便于記憶和方便用，200Ω擋和2kΩ擋一般取R1=RO（或0.1R0≤R1≤R0）而對于2kΩ以上各電阻擋通常取0.1R0≤R1≤0.75R。R1的取值不能太小，否則將影響該電阻擋的測量范圍。若R1取得太小，則RX＞＞R1，從而使R與R1的數值非常接近，這樣會使測量誤差明顯增大（因為數字萬用表本身存在±1個字的誤差），所以通常取R1的下限為0.1Ro。對于DT830A型數字萬用表，只要按照上述要求合理選取R1，就可以使各電阻擋的最大測試電壓被限制在0.3V以下，從而能滿足測量在線電阻的要求。加載降壓測量法對于其它型號的數字萬用表同樣適用。

附表

使用注意事項

使用載降壓測量法應注意的以下幾點：

（1）不同型號數字萬用表電阻擋的滿量程測試電壓以及開路電壓有所不同，所以加載電阻R1的取值范圍應由實驗來確定。

（2）操作時應先在數字萬用表V/Ω與COM插孔之間跨接好加載電阻R1并由數字萬用表在該電阻擋讀出R1的實測值后方可進行在線電阻的測量。不能先接被測電路后并聯電阻R1，這會因數字萬用表電阻擋的測試電壓較高而便被測線路中的硅管趨于導通而失去測量意義（產生較大的測量誤差）。所以，這個順序不能顛倒。

（3）由于一般的電路中與晶體管發射結、集電結相并聯的電阻阻值多為kΩ～幾百kΩ，而幾十歐姆的很少，所以在線測量時通常先將數字萬用表置中阻擋，即200kΩ擋（此擋的分辨率為0.1kΩ）或20kΩ擋。若測得R=R1．RX/（R1+RX）為O或很小，則說明被測電路有短路故障（RX=0）或量程偏高，此時應改用低阻擋（2kΩ擋）細測。若測得R=R1．RX/（R1+RX）與R1很接近，則說明被測電路可能存在開路故障（RX=∞）或量程偏低，應換用高阻擋（2WΩ擋）復測。

（4）在線測量一般很少用200Ω電阻擋和20MΩ擋。因為加載電阻R1與被測電阻RX并聯，實際上已經擴展了電阻擋的測量范圍，提高了測量高阻的能力，所以一般使用2MΩ擋已經足夠了。另外，由于2kΩ擋的分辨率為1Ω，用該擋判斷被沒電路的在線晶體管是否存在短路擊穿也已夠用了。一般情況不僅用三只加載電阻就能滿足測量在線電阻的需要。以DT830A型數字萬用表為例，其2kΩ擋取R1=R0=1kΩ，200kΩ擋取R1=0.47RO=47kΩ，2MΩ擋取R1=0.47R0=470kΩ。當然我們也可以用一只470kΩ的電位器代替以上三只加載電阻。

（5）測完在線電阻后切莫志記及時去掉跨接在數字萬用表V/Ω與COM插孔之間的加載電阻R1以免影響萬用表的正常使用和發生意外（測量高壓時）。

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