摘要:為探索高等院校在電工電子實習教學中對萬用表的安裝實習和原理分析，本人參考了有關萬用表的設計原理書籍，在實習教學中以歐姆定律為基本原理深入淺出地分析了MF47-6型萬用表的設計理念和電路特點。對表頭電路、直流電流、電壓、交流電壓、電阻電路進行了逐個剖析，以便于學生更好地理解和掌握萬用表的安裝實習與調試設計原理。本篇重點分析表頭電路、直流電流電路。
　　關鍵詞:萬用表，安裝，調試，實習，原理分析
　　
　　
　　如圖1是MF47-6萬用表的電路圖，它是由六個部分組成：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試部分。現將各部分剖析如下：
　　首先我們看圖2、指針式萬用表的基本測量原理圖。
　　指針式萬用表的基本原理，如圖所示，它有表頭、電阻測量檔、直流電壓測量檔、直流電流測量檔、交流電壓測量檔幾個部分組成。圖中SA為量程轉換開關“一”為黑表棒，“+”為紅標棒。測量直流電流時，外部電流從“+”表棒流進，“一”表棒流出，當測量直流電壓時線路中用R2限流降壓，當測量交流電壓時線路中用VD二極管半波整流，經過電阻R3限流降壓，再由表頭顯示出來。當測量電阻時在“+”“一”兩表棒短路連接時校零，有內部小電池提供電流，使表頭指針偏轉到校零點。
　　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的表頭動圈導線電阻)和WH2（500Ω）的可調電阻組成R表=2.5KΩ的表頭內阻(該表在調試時就是把表頭的2.5KΩ調準確)。二極管D3、D4和C1（10uF）并聯在2.5KΩ表頭的兩端。電容C1（10uF）起到平穩電流吸收脈沖的作用，二極管起到電壓過高電流過大時的正反雙向保護作用。R21和WH1組成表頭的分流電路。
　　根據并聯電路電壓相等的原理由計算得出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。此時表頭電流的總電流為I表并=46.2+3.85=50.05uA，取50.uA。同時可以算出此時的并聯電阻為R表并=（2.5K乘30K）÷（30K+2.5K）=2.31K。故等效表頭并聯電阻為R表并=2.31K，表頭等效并聯電流I表并=50.uA，如圖3所示。
　　
　　我們再看圖3正常滿度電流時，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。此電壓降遠遠小于硅二極管的正向導通電壓0.6—0.7V的值，所以D3、D4不導通，如圖4所示；圖4是二極管導通特性曲線。當萬一電路接錯使表頭電壓大于等于二極管的正向導通電壓0.6—0.7V時，二極管D3、D4導通泄流，因此起到雙向保護表頭的作用。
　　
　　
　　二、直流電流檔電路的分析
　　如圖5所示，此時表頭為50uA，內阻為2.31K再和R22=2.69K串聯，組成剛好為5K的電阻，我們把它叫做R表串=5KΩ，這時表頭電流還是I表并=I表串=50uA，這時表頭電壓降取名為U表串；U表串=R表串乘I表串=5K乘50uA=250mV=0.25V。所以當：
　　2.1三層電刷的量程開關轉到直流電流DCmA0.05mA（50uA）檔時，（電流全部流進表頭50uA）既能測量直流電流0.05mA（50uA），又能測0.25V的電壓降。
　　2.2電流表是根據并聯電阻擴大分流電流達到擴大電流表的量程的原理設計的（下同），當量程開關轉到DCmA0.5檔時：電阻R4與表頭R表串=5KΩ并聯分流。同時我們知道此時
　　
　　流過表頭的電流剛好設計為50uA，內阻為5kΩ，分流電流應該為：500uA—50uA=450uA，根據并聯分流電壓相等的原理（下同）；則450uA乘R4=50uA乘5K。由此可以計算得出R4=555Ω。我們的分析和電路圖上電阻一致。
　　2.3同理：當量程開關轉到DCmA5mA檔時：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。分析也和實際一樣。
　　2.4當量程開關轉到DCmA50mA檔時：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當量程開關轉到DCmA500mA檔時：用R1+R29二個電阻串聯起來看做是一個電阻與表頭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算為0.5005Ω，實際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比理論計算0.5005Ω只有少了0.0005Ω這樣誤差為很小；但是電阻阻值是國家有標稱值的規定，不是生產廠家、使用單位、設計者自己可以任意決定的，為了優先保證后面5A檔時用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。
　　該表的設計誤差精確度直流電流0.05mA—500mA檔為2.5，5A檔時為5。我們知道分流電阻減小分流電流增加電流測量值偏小、為負誤差，我們可以來看一下誤差為：0.0105Ω/0.5005Ω=0.020979=0.021，小于百分之二點一即誤差為2.1；符合設計要求小于2.5。
　　2.65A檔時（5000000—50）乘R29=50uA乘（5K+0.44Ω），所以R29=0.05Ω，這里電阻剛剛好。設計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正好為測量5A檔分流所用；而5A檔測量時要把檔位放在500mA檔，負表棒不變，正表棒從R29右邊5A插空直接，用R29直接分流大電流，避免了量程開關的接觸電阻對大電流測量的影響。
　　三、調試說明
　　該表在沒有校試設備的情況下，可用數字萬用表校準，方法如下：
　　焊好表頭引線正端，數字萬用表撥至20K檔，紅表棒接A點，（把表頭引線負端從線路板上斷開），黑表棒接表頭引線負端，調可調電阻WH2，使電阻顯示值剛好為理論設計值2.5KΩ，（溫度為20℃），調好后焊好表頭引線負端。調試就完成了。只要裝配沒有錯誤，通過上述方法，本表基本能校準，但是有條件者最好用數字校驗臺校試。
　　
　　參考文獻：萬用表檢測應用實例/韓廣興等編著。—北京：電子工業出版社，2007.5ISBN978-7-121-03993-5
　　看圖識用萬用表/門宏編著。—北京：電子工業出版社，2011.1（看圖識電子系列叢書）ISBN978-7-121-12195-1
　　晶體管收音機（電子技術講座三）.（上海業余工業大學）編寫。科學出版社1971年統一書號：15031.14出版社書號：51。15-7