用數(shù)字萬用表測量在線電阻的原理與方法
當(dāng)前只有少數(shù)幾種數(shù)字萬且表，如DT860B和DT960T型數(shù)字萬用表，增設(shè)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(shù)字萬用表，如DT830系列和DT890系列等數(shù)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(shù)字萬用表也能應(yīng)急測量在線電阻。用這種方式測量在線電阻時，不必更改數(shù)字萬用表的內(nèi)部線路和元器件，所以在一定的實用價值。下面以DT830A型數(shù)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(nèi)部分為萬用表內(nèi)部電路。從圖中可看出，將被測電阻Rx接在萬用表兩端，相當(dāng)于將Rx與基準(zhǔn)電阻Ro串聯(lián)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(zhǔn)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(zhǔn)電壓VREF，而VRX又是輸入電壓VIN。輸入電壓VIN與基準(zhǔn)電壓的關(guān)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(dāng)萬用表顯示‘1000’時，即RX=RO時，測試電壓VRX=VRO。當(dāng)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(dāng)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(shù)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(dǎo)通，從而影響測量經(jīng)果。根據(jù)被測電阻與測試電壓之間的變化規(guī)律不難想到：若我們在測量在線電阻之前，先在數(shù)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(yù)先中一個負載電阻，把數(shù)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(nèi)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?fàn)顟B(tài)，因此可以忽略硅管對被測電路的并聯(lián)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(yīng)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(shè)被測在線電阻為RX，數(shù)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(guān)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(shù)據(jù)如附表所列。由廠家提供的DT830A數(shù)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(shù)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(shù)值非常接近，這樣會使測量誤差明顯增大（因為數(shù)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(shù)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(shù)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(yīng)注意的以下幾點：
（1）不同型號數(shù)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(yīng)由實驗來確定。
（2）操作時應(yīng)先在數(shù)字萬用表V/Ω與COM插孔之間跨接好加載電阻R1并由數(shù)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(lián)電阻R1，這會因數(shù)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(dǎo)通而失去測量意義（產(chǎn)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(fā)射結(jié)、集電結(jié)相并聯(lián)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(shù)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(yīng)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(yīng)換用高阻擋（2WΩ擋）復(fù)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(lián)，實際上已經(jīng)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(jīng)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(shù)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(dāng)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(shù)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(fā)生意外（測量高壓時）。
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