一块古老的数字万用表 DM-100

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国庆节回了趟老家,打理了一块古老的数字万用表。这块表是很多年前 LT 从小叔家要来的,当时是自己的 500 指针表烧掉了,于是就要了这个回来玩,当时测了电压,不准,于是一直在家里落灰,已经很多年了。它的特别之处是档位切换是琴键开关的形式,据说是 80 年代的组装表,这次重新把它拿出来打理一番,经过调整测试还算准确。

旧的电子产品,不仅性能和功能落后,可靠性也会变差,实用价值放到今天并不大,不过这块表可是一块有着 30+ 年历史的老古董呢,白色的塑料外壳已经泛黄,布满岁月烙痕,古色古香,放在书架上做摆件倒也挺好呢。这是一件饱含记忆的老电子产品!

一、外观

  • 型号 DM-100
  • 牌子 BRAND (牌子就叫“牌子”?!)
  • 功耗 20mW

左侧是档位按键开关,上边蓝色的是功能选择开关,下边白色的是量程选择开关。右边是一个电源拨动开关,并且可选择测试 hFE 是 PNP 还是 NPN 类型。下方是表笔插孔。

功能上只有电阻、直流电流、直流电压、交流电压、二极管、通断、hFE 功能,没有现代数字表常见的频率、电容功能。

电源采用一节 9V 电池供电,实测电流约 2mA,可工作 200小时。没有自动关机功能,如果忘记拨回电源开关,那么就会一直通电而耗尽电池。

二、内部

1. 结构

打开后盖,可以一览内部结构。主要有两部分组成,上部的表头部分,下部的电阻网络以及档位切换开关。(可惜电池盖已丢失)

2. 电路图

搜到的相关电路图如下,据考证1984年第四、五、六期的《电子世界》也对其有介绍,当时类似套件邮购价钱需要175元 (折合现在多少钱呢?  33年前的物价水平据说人均月工资60~70元)。

不过与 LT 手上的有一点不同,介绍资料大电流直流档是 10A 的,而 LT 手上这个则是 20A 的。

来源 http://www.crystalradio.cn/thread-508757-1-1.html

来源 http://www.crystalradio.cn/thread-508757-1-1.html

来源 http://www.crystalradio.cn/thread-508757-1-1.html

3. 校准

PCB 板上有三个可调电阻可供调整。

a. 直流电压档

直流电压档,通过调整可调电阻 W1,此电阻位于三极管测试管座下面,卧着的那个即是。

b. hFE 档

W1 左边立着的可调电阻 W2 是调节 hFE 档位的晶体三极管基极电流的,方法是调整 W2,使测量管座 BC 间阻值为 200kΩ

c. 蜂鸣档

最下面靠近保险管的可调电阻 W3,功能是蜂鸣档起振调节。

三、原理分析

DM-100 属于单芯片万用表方案:

1.表头电路

表头电路是采用的 40 脚 7106 的电路。这个枫叶标志表明是美国特利丹公司(Teledyne)的芯片,8328 表明是 1983 年第 22 周生产。

7106是3 1/2 A/D 转换器集成电路芯片,包含7段译码器、显示驱动器、参考基准,时钟系统。

26:电源负 V-,对应表头PCB引脚2
27:积分电容 Cint (INT),接 0.22uF 电容
28:积分电阻 Rint (BUFF),接 47K 电阻
29:自动校零电容 Caz (A-Z),接 0.47uF 电容
30:输入电压 Vin-,接 0.02uF 电容到 Vin+,对应表头PCB引脚9
31:输入电压 Vin+,串联1MΩ 电阻后到 表头PCB引脚8
32:模拟公共端 COMMON,比 正电源 V+ 约低 2.4~3.2V,典型值2.8V(此机实测 2.66V )。此模拟公共端做电压基准使用,当供电电压大于 7V 时,此公共端有较低的电压系数 (0.001%/V) 和低的输入阻抗 (约 35Ω),温度系数小于 80ppm/℃
33:基准电容 Cref-,接 0.1uF 电容
34:基准电容 Cref+,接 0.1uF 电容
35:基准电压 Vref-,对应表头PCB引脚 5
36:基准电压 Vref+,对应表头PCB引脚 3,DM-100 设计为 100mV
37:TEST
38:R-C振荡,接 100pF电容 (f=0.45/RC)
39:R-C振荡,接 100K 电阻
40:系统时钟输入,与38 39构成 R-C振荡

自检操作:7106的显示字  Display Count = 1000* ( Vin / Vref) 。将表切换到 200mV档,短接  Vin+ 和 Vref+ ,即用红表笔测量36脚,液晶屏显示在 99.7 和 99.8 跳动,说明线性不好,最好的显示数字是 100.0 或者 99.9。问题可能出在积分电容和校零电容漏电,如果是基准电容漏电,则示数偏高。

电容选择:

积分电容 Cint 要求介质损耗角正切要小,聚丙烯电容首选,也可以选用聚苯乙烯电容器或聚四氟乙烯电容器。要求指标是漏电指标和容量稳定性。

要选用耐压高的。常见 CBB 的:

此表采用的积分电容( 0.22uF )和自零电容( 0.47uF )是俗称“千层糕”的电容。而 0.1uF 基准电容选用的是绿色的涤纶电容。

电位器选择:让基准调整电位器在整个基准分压系统里比例(权重)尽量小,电位器一般温飘大,用多圈,例如 3296。并且选择与之串联的电阻拥有反方向的温漂,以便两者温漂尽可能抵消。

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