1.1　万用表的种类与功能

形象地说，万用表就好比组合刀具，如图1-1所示。万用表既是电压表、又是电流表、也是欧姆表、还可以测量电平、电容、电感等。

1.1.1　万用表的种类

万用表具有很多种类，性能指标各有差异，总体上分为指针式万用表和数字万用表两大类。

（1）指针式万用表

指针式万用表，顾名思义就是采用微安表头的指针作为测量指示的万用表，如图1-2所示。指针式万用表最明显的特征是，表面上具有一个微安表头，由表头指针的偏转指示测量结果。

指针式万用表电路主要是由电阻组成的分压器、分流器等，通过波段开关转换测量功能。平时我们所说的“万用表”，就是指指针式万用表。

指针式万用表可以测量直流电压、交流电压、直流电流、电阻等，有些型号的指针式万用表还可以测量音频电平、电容、电感、晶体管直流参数等。除测量电阻和晶体管外，其他测量功能无需安装电池。

万用表问世以来，很长一段时间都是指针式万用表一统天下，因此，指针式万用表也称为传统万用表、模拟万用表。指针式万用表通常直接简称为“万用表”。

（2）数字万用表

数字万用表，顾名思义就是采用数字显示屏作为测量指示的万用表，如图1-3所示。数字万用表最明显的特征是，表面上具有一个液晶显示屏，由显示屏上的字符显示测量结果。

数字万用表是一种数字化的新型万用表，采用专用集成电路为核心构成内部电路，通过波段开关转换测量功能。数字万用表的显著特点是测量精度和输入阻抗高，读数显示准确直观。

数字万用表可以测量直流电压、交流电压、直流电流、交流电流、电阻等，有的还具有测量电容、电感、晶体管、频率、温度等功能。与指针式万用表不同的是，数字万用表的所有测量功能都必须安装电池后才能工作。

1.1.2　指针式万用表结构

万用表实质上是电压表、电流表、欧姆表的有机组合，使用时根据需要，通过转换开关进行转换，如图1-4所示，因此也有人将万用表称之为三用表。不同型号万用表的电路不尽相同，但它们的基本电路结构大同小异。

（1）万用表基本电路构成

如图1-5所示为万用表的基本电路结构方框图，由5大部分组成。一是表头及表头电路，用于指示测量结果。二是分压器，主要用于测量交、直流电压。三是分流器，主要用于测量直流电流。四是电池、调零电位器等，用于测量电阻。五是测量选择电路，用于选择挡位和量程。

万用表基本上都采用磁电式微安表头，其文字符号为“PA”，图形符号如图1-6（a）所示。图1-6（b）所示为磁电式微安表头结构和工作原理示意图。

在马蹄形永久磁铁极掌间的强磁场中，放置一线圈，当有电流通过该线圈时，电磁作用力使线圈顺时针偏转，偏转角度与通过该线圈的电流成正比。在线圈上垂直粘有一指针，指针偏转的角度可准确指示出通过线圈的电流大小。

为防止万用表在使用中用错挡位而烧毁表头，一般都设计有表头保护电路。如图1-7所示为硅二极管保护电路，二极管VD1、VD2互为反向地并接在表头两端，使表头两端电压不超过0.7V，确保电流过载时不会损坏表头。

（2）MF47型万用表

万用表的型号很多，下面以MF47型万用表为例进行介绍。MF47型万用表是设计新颖的磁电系整流式多量程万用电表，具有适用范围广、灵敏度高、体积轻巧、性能稳定、过载保护可靠、读数清晰、使用方便的特点，比较适合电子技术爱好者使用。

MF47型万用表外形如图1-8所示，由提把、表头、测量选择开关、欧姆挡调零旋钮、表笔插孔、晶体管插孔等部分构成。

万用表面板上部为微安表头。表头的下边中间有一个机械调零器，用以校准表针的机械零位，如图1-9所示。表针下面的标度盘上共有6条刻度线，从上往下依次是电阻刻度线、电压电流刻度线、晶体管β值刻度线、电容刻度线、电感刻度线、电平刻度线。标度盘上还装有反光镜，用以消除视差。

面板下部中间是测量选择开关，只需转动一个旋钮即可选择各量程挡位，使用方便。测量选择开关指示盘与表头标度盘相对应，按交流红色、晶体管绿色、其余黑色的规律印制成3种颜色，使用中不易搞错。

MF47万用表共有4个表笔插孔。面板左下角有正、负表笔插孔，一般习惯上将红表笔插入正插孔，黑表笔插入负插孔。面板右下角有2500V和5A专用插孔。当测量2500V交、直流电压时，正表笔应改为插入2500V插孔。当测量5A直流电流时，正表笔应改为插入5A插孔，如图1-10所示。

面板下部右上角是欧姆挡调零旋钮，用于校准欧姆挡“0Ω”的指示。

面板下部左上角是晶体管插孔。插孔左边标注为“N”，检测NPN型晶体管时插入此孔。插孔右边标注为“P”，检测PNP型晶体管时插入此孔，如图1-11所示。

1.1.3　指针式万用表功能

万用表的功能较多，各种型号万用表的功能不尽相同，但都包括以下基本功能：测量直流电流、测量直流电压、测量交流电压、测量电阻。

许多万用表还具有以下派生功能：测量音频电平、测量电容、测量电感、测量晶体管放大倍数等。

MF47万用表量程齐全，共具有8大类34个测量挡位，见表1-1，包括测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻的26个基本量程，以及测量音频电平、电容、电感、晶体管直流参数等8个附加量程。

（1）直流电流挡

直流电流挡测量范围为0～5A，分为0.05mA、0.5mA、5mA、50mA、500mA、5A等6挡，见表1-2。其中，5A挡使用专用插孔，其余各挡由测量选择开关转换。

（2）直流电压挡

直流电压挡测量范围为0～2500V，灵敏度为20kΩ/V，分为0.25V、1V、2.5V、10V、50V、250V、500V、1000V、2500V等9挡，见表1-3。其中，2500V挡使用专用插孔，其余各挡由测量选择开关转换。

（3）交流电压挡

交流电压挡测量范围为0～2500V，灵敏度为4kΩ/V，分为10V、50V、250V、500V、1000V、2500V等6挡，见表1-4。其中，2500V挡使用专用插孔，其余各挡由测量选择开关转换。

（4）电阻挡

电阻挡具有×1、×10、×100、×1k、×10k等5挡，见表1-5。各挡中心阻值分别为22Ω、220Ω、2.2kΩ、22kΩ、220kΩ。最大可读量程为40MΩ。

（5）音频电平挡

音频电平使用交流电压挡测量，测量范围为-10～+62dB（0dB=0.775V），共分为5挡，见表1-6。

（6）电容挡

电容测量使用交流10V挡，测量范围为0.001～0.3μF，见表1-7。

（7）电感挡

电感测量也使用交流10V挡，测量范围为20～1000H，见表1-7。

（8）晶体管挡

测量晶体管直流参数时，β值的测量具有1个校准挡位（ADJ）和1个测量挡位（hFE），测量范围为0～300（倍）。Icbo和Iceo的测量使用“R×1k”挡，测量范围为0～60μA。如果Iceo较大，可使用“R×100”挡，测量范围相应为0～600μA，见表1-8。

1.1.4　数字万用表结构

数字万用表与传统的指针式万用表最大的不同，就是没有微安表头，而是采用数字显示屏显示测量结果。如图1-12所示为数字万用表的基本组成框图。可见，除用数字电压表取代传统万用表的表头外，其余部分相类似。

数字万用表的型号种类也很多，但其结构功能大同小异，下面以较常用的DT890B型数字万用表为例进行介绍。

DT890B是三位半便携式数字万用表，LCD（液晶）显示屏最大显示读数为“±1999”（“+”符号不显示出来）。整机采用9V层叠电池为电源，功耗约30mW。该表具有全量程过载保护、自动调零、自动显示极性、闲置时自动关机、防跌落等功能，显示字符较大，操作使用方便，性能稳定可靠。

（1）数字万用表原理

DT890B数字万用表电路原理如图1-13所示，由以下8个部分组成。一是200mV数字电压表（数字表头），用于显示测量结果。二是分压器，主要用于测量电压。三是电流→电压变换器，用于测量电流。四是交流→直流变换器，用于测量交流电压和电流。五是电阻→电压变换器，用于测量电阻。六是电容→电压变换器，用于测量电容。七是hFE测量电路，用于测量晶体管。八是测量选择电路，用于选择挡位和量程。

200mV数字电压表构成了数字万用表的基本测量显示部件（相当于指针式万用表的表头），其电路原理如图1-14所示，由双积分A/D转换器（模拟/数字转换器）、译码驱动器和三位半LCD显示屏组成，其中A/D转换器和译码驱动器等包含在专用集成电路IC7106当中。被测电压由“IN”端输入，经A/D转换器将模拟电压转换为数字信号，译码驱动器译码后驱动LCD显示屏显示测量结果，最大量程为200mV。

数字电压表再配以由分压器、电流→电压变换器、交流→直流变换器、电阻→电压变换器、电容→电压变换器、hFE测量电路等组成的量程扩展电路，即构成了多量程的数字万用表。

数字万用表采用数字电压表作为基本测量显示部件，属于电压型测量。而传统的指针式万用表采用微安表作为基本测量显示部件，属于电流型测量，如图1-15所示。因此数字万用表比指针式万用表具有更高的输入阻抗和灵敏度，对被测电路的影响更小，测量的精度更高。

（2）数字万用表结构

DT890B数字万用表外形如图1-16所示，由LCD显示屏、电源开关、测量选择开关、测试表笔插孔、电容器插孔和晶体管插孔等部分构成。

数字万用表上部为LCD显示屏，可以直接显示三位半数字字符，小数点根据需要自动移动，负号“-”根据测量结果自动显示。显示屏下面是控制面板。面板中央为测量选择开关，只需转动一个旋钮即可选择各量程挡位，使用方便。测量选择开关指示盘按测量类别分别用红色、绿色、白色3种颜色间隔印制，使用中不易搞错。

面板下部有4个测试表笔插孔。一个黑色的是负表笔插孔（也叫公共端插孔）“COM”。三个红色的是正表笔插孔，分别是电压电阻测量插孔“VΩ”、毫安级电流测量插孔“mA”、安培级电流测量插孔“A”，如图1-17所示。使用时，通常将黑表笔插入“COM”插孔，红表笔根据测量需要插入相应的正表笔插孔。

面板的左上角设有整机电源开关（POWER），按下为“开”，再按一下使其弹起为“关”。面板的右上角是晶体管插孔，插孔左边标注为“PNP”，检测PNP型晶体管时插入此孔；插孔右边标注为“NPN”，检测NPN型晶体管时插入此孔，如图1-18所示。

1.1.5　数字万用表功能

DT890B数字万用表量程齐全，共具有8大类32个测量挡位，见表1-9。包括测量直流电压、交流电压、直流电流、交流电流、电阻的25个基本量程，以及测量电容、晶体二极管及通断、晶体三极管hFE值等7个附加量程。

（1）直流电压挡

直流电压挡测量范围为0～1000V，输入阻抗10MΩ，最小分辨率0.1mV，分为200mV、2V、20V、200V、1000V等5挡，见表1-10，各挡位由测量选择开关转换。

（2）交流电压挡

交流电压挡测量范围为0～700V，输入阻抗为10MΩ，最小分辨率为0.1mV，分为200mV、2V、20V、200V、700V等5挡，见表1-11，各挡位由测量选择开关转换。

（3）直流电流挡

直流电流挡测量范围为0～20A，最小分辨率为1μA，分为2mA、20mA、200mA、20A等4挡，见表1-12。其中，200mA以下使用“mA”插孔，200mA以上使用“A”插孔，并由测量选择开关转换。

（4）交流电流挡

交流电流挡测量范围为0～20A，最小分辨率为1μA，分为2mA、20mA、200mA、20A等4挡，见表1-12。其中，200mA以下使用“mA”插孔，200mA以上使用“A”插孔，并由测量选择开关转换。

（5）电阻挡

电阻挡测量范围为0～200MΩ，最小分辨率为0.1Ω，分为200Ω、2kΩ、20kΩ、200kΩ、2MΩ、20MΩ、200MΩ等7挡，见表1-13，各挡位由测量选择开关转换。

（6）电容挡

电容挡测量范围为1×10-6～20μF，最小分辨率为1pF，分为2nF、20nF、200nF、2μF、20μF等5挡，见表1-14，被测电容器插入“Cx”专用插孔，各挡位由测量选择开关转换。

（7）晶体二极管及通断挡

晶体二极管及通断挡可以测量二极管的正向压降，或判断被测线路的通断，见表1-15。

（8）晶体三极管hFE挡

晶体三极管hFE挡测量范围为1～1000，最小分辨率为1，见表1-15。