1.3.1 数字万用表
1.基本介绍
万用表又称多用表、复合表，是一种多功能、多量程的测量仪器，根据显示方式的不同，可以将万用表分成指针式万用表和数字万用表两大类。
指针式万用表的黑表笔接内部电源的正极，红表笔接内部电源的负极；数字万用表的黑表笔接内部电源的负极，红表笔接内部电源的正极。由于目前主要采用的是数字万用表，所以本书主要介绍数字万用表的基本知识。数字万用表如图1.3.1所示。
图1.3.1 数字万用表
1）分辨率
分辨率是指一块表测量结果的好坏。了解一块表的分辨率，就可以知道是否可以看到被测量信号的微小变化。例如，如果数字万用表在4 V范围内的分辨率是1 mV，那么在测量1 V的信号时，就可以看到1 mV（1／1 000 V）的微小变化。位数、字就是用来描述万用表的分辨率的。数字万用表是按它们可以显示的位数和字分类的。一个3位半的数字万用表，可以显示三个从0～9的全数字位和一个半位（只显示1或没有显示）。一块3位半的数字万用表可以达到1 999字的分辨率。一块4位半的数字万用表可以达到19 999字的分辨率。
2）精度
精度就是指在特定的使用环境下，出现的最大允许误差。换句话说，精度就是用来表明数字万用表的测量值与被测信号实际值的接近程度。对于数字万用表来说，精度通常使用读数的百分数表示。例如，1%的读数精度含义是：数字万用表的显示是100.0 V时，实际的电压可能会在99.0～101.0 V。
万用表的使用
2.测量方法
1）电阻测量
测量电阻时，将黑表笔插进“COM”孔，红表笔插入“VΩ”孔中，把旋钮开关旋到“Ω”中所需的量程，用表笔接在电阻两端金属部位，测量中可以用手接触电阻，但不要把手同时接触电阻两端，这样会影响测量精确度（人体也会对应一定的电阻），如图1.3.2所示。读数时，要保持表笔和电阻有良好的接触；同时还应注意选择的单位：在“200”挡时单位是“Ω”，在“2k”到“200k”挡时单位为“kΩ”，“2M”以上的单位是“MΩ”。
图1.3.2 万用表测量电阻
2）电压测量
（1）直流电压的测量。
测量直流电压时，首先将黑表笔插进“COM”孔，红表笔插进“VΩ”孔。把旋钮开关旋到比估计值大的量程（注意：表盘上的数值均为最大量程， “V-”是直流电压挡，“V～”是交流电压挡，“A-”是直流电流挡， “A～”是交流电流挡），接着把表笔接被测量元件两端；保持接触稳定，如图1.3.3所示。数值可以直接从显示屏上读取，若显示为“1.”，则表明量程太小，要加大量程后再测量。如果在数值左边出现“-”，则表明表笔极性与实际被测电压极性相反，且此时红表笔接的是负极。
图1.3.3 万用表测量直流电压
（2）交流电压的测量。
表笔插孔与测量直流电压时一样，不过应该将旋钮开关打到交流电压挡“V～”处所需的量程，如图1.3.4所示。交流电压无正负之分，测量方法跟直流电压相同。需要注意的是，测量交流电压时显示区显示的数值为交流电压的有效值。
无论测交流电压还是直流电压，都要注意人身安全，不要随便用手触摸表笔的金属部分。
3）电流的测量
先将黑表笔插入“COM”孔，测量直流电流时，若测量电流大于200 mA，则将红表笔插入“10 A”插孔并将旋钮开关打到直流“10 A”挡；若测量电流小于200 mA，则将红表笔插入“200 mA”插孔，将旋钮开关打到直流200 mA以内的合适量程，如图1.3.5所示。调整好后，就可以测量了。需要注意的是，在测量电流时，需要将数字万用表的两个表笔串联在电路中，保持稳定，即可读数。若显示为“1.”，要加大量程重新测量；如果在数值左边出现“-”，则表明电流从黑表笔流进万用表。
图1.3.4 万用表测量交流电压
图1.3.5 万用表测量直流电流
交流电流的测量，首先将挡位打到交流挡位，测量方法与直流电流测量方法相同，电流测量完毕后应将红表笔插回“VΩ”孔。
4）二极管的测量
首先把万用表的旋钮开关旋转到二极管标识符所处的位置，红表笔插入“VΩ”孔、黑表笔插入“COM”孔，然后把两表笔短接下，这时会听到蜂鸣器发出响声，说明该挡可以正常使用，如图1.3.6所示。另外可以确定两表笔之间的电阻几乎为零，生活中常用这一点测量线路有没有发生断路现象，以及器件是否电气连在一块。
图1.3.6 万用表测量二极管
使用万用表测量二极管时，需要注意以下几点：首先，红表笔插入“VΩ”孔、黑表笔插入“COM”孔；两表笔分别与二极管的两个端子连接之后，对调位置，分别记录两次结果。如果两次测量的结果一次显示“1”字样，另一次显示零点几的数字（二极管的管压降），那么此二极管就是一个正常的二极管，且显示零点几的数字时红表笔接的是二极管的阳极，黑表笔接的是二极管的阴极；假如两次显示都相同的话，那么此二极管已经损坏。此外利用该挡还可以判断二极管是硅管还是锗管（根据显示的管压降，0.7 V左右时为硅管，0.2 V左右时为锗管）。
5）三极管的测量
测量三极管时，首先将红表笔插入“VΩ”孔、黑表笔插入“COM”孔，并将旋钮开关转到标有二极管符号的挡位，找出三极管的基极B并判断三极管的类型（PNP或者NPN），之后将旋钮开关旋转到hFE挡，根据已经判断出的三极管类型，将其三个管脚插入PNP或NPN插孔，读出显示屏上显示的数据，该数据为三极管的电流放大倍数，即β大小，如图1.3.7所示。
图1.3.7 万用表测量三极管
三极管基极（B）、发射极（E）和集电极（C）的判定方法：
（1）判断基极：假定A脚为基极，用黑表笔与该脚相接，红表笔分别接触其他两脚；若两次读数均为0.7 V左右，然后再用红表笔接A脚，黑表笔接触其他两脚，若均显示“1”，则A脚为基极，且此时三极管为PNP型，否则需要重新测量。
（2）利用“hFE”挡来判断集电极和发射极：先将挡位打到“hFE”挡，可以看到挡位旁有一排小插孔，分为PNP和NPN管的测量。将基极插入对应管型“B”孔，其余两脚分别插入“C”“E”孔，此时可以读取数值，即β值；再固定基极，其余两脚对调；比较两次读数，读数较大的管脚位置与表面“C”“E”相对应。
6）电容的测量
测量电容时，首先将电容两端短接，对电容进行放电，确保万用表的安全；接着将旋钮开关打至电容“F”测量挡，并选择合适的量程；然后将电容插入万用表“CX”插孔，并读出显示屏上显示的数据，如图1.3.8所示。需要注意的是，测量前后要对电容进行放电，否则容易损坏万用表；此外，仪器本身已对电容挡设置了保护，故在电容测试过程中不用考虑极性及电容充放电等情况。
图1.3.8 万用表测量电容
7）频率的测量
测量频率时，首先将红表笔插入“VΩ”孔、黑表笔插入“COM”孔，旋转开关转到表盘上频率挡位，若表盘相应位置显示10 MHz，则表示最大测量频率值为10 MHz，在测量的时候把两表笔分别与被测量的电源两端相接（两表笔不区分火线和零线），此时在显示屏上可以直接读出测量的频率值。
需要注意的是：一般仪表的频率测量功能只适用于测试低压频率（如音频信号），测试输入灵敏度均在mV级电压；如果被测频率信号电压过高，除测试结果不准确外，还会导致仪表保护电路损坏。
8）测量电路工作状态
在装接电路或电路不能正常工作时，通常使用万用表的蜂鸣挡测试电路各处的工作状态。
蜂鸣挡（通断挡）是通过显示一定的数字［该数字表示电阻大小：如果小于一定的数值（不同表不一样），则认为是短路，蜂鸣器就会发出声音］来判断电路工作状态的。万用表拨到通断挡位时，被接通的内部电路是黑表笔接内部电池的负极，电池的正极接阻值很小的电阻，电阻的另一端接红表笔。内部的鸣叫电路就从电阻上取得触发信号。如果两个表笔短路或之间的电阻较小，那么，表内的触发电阻上的电压就较高，从而触发鸣叫。如果两个表笔之间的电阻较大，那么串联的内部触发电阻分压就很小，就不能触发鸣叫。
需要注意的是：一定要在断电后才能测量电阻大小或线路的状态。带电设备测通断不能用万用表的通断挡，因为根据通断挡的测量原理，可以想象，如果表笔接在电源上，尤其是接高压时，触发电阻两端的电压就会很大，严重的会烧坏万用表，有时会烧坏鸣叫电路，甚至损坏电池。