1.1 万用表的功能及应用

万用表是一种多功能多量程的便携式电子测量仪表，具有结构简单、使用方便、用途多样、量程范围广等优点。它以测量电阻、直流交流电流和电压为主。有的万用表还可以用来测量音频电平、电容量、电感量以及晶体管的主要参数等。

万用表的种类很多，按其读数方式可以分为模拟式万用表和数字式万用表两类。

1.1.1 模拟式万用表的功能及应用

1. 模拟式万用表的结构特点及功能

（1） 模拟式万用表的结构特点。模拟式万用表是采用模拟测量电路通过指针在表盘上摆动的大小来指示被测量的数值，因此，也称为指针式万用表。如图1-1所示为模拟式万用表，它的最大特点就是由表头指针指示测量的数值。指针式的表头，能够直观地检测出电流、电压等参数的变化过程和变化方向，这是数字表所不及的，也是它深受用户欢迎的一个方面。

从图1-1中可看出，模拟万用表的面板主要由表头校正器、测量范围切换开关、电阻调整旋钮及测量用端子等部分构成。

[1] 表头校正器：模拟万用表在待机时，表的指针应指在零的位置。如果不在零位置会引起读数误差，这种情况需要进行校正，可用螺丝刀微调万用表校正器使指针处于零位，此调整又称零位调整，如图1-2所示。

[2] 功能/量程切换旋钮：根据测量的需要（如测量电流、电压或电阻）以及不同的测量范围，可通过左右切换旋钮进行转换，以选择合适的功能和量程。

[3] 电阻挡0 Ω调整旋钮：测量电阻时，需先将两支表笔短接，这时表针应指向0 Ω，如果表针不在0 Ω的位置，可微调此钮（电位器），使表针向右摆动指向0 Ω，如图1-3所示。通过欧姆调零后再测得的电阻值才是准确的。

[4] 测量用端子：万用表有两支表笔。测量时将其中红色的表笔插到万用表的“+”端；黑色的表笔插到万用表的“*”端，如图1-4所示。

（2） 模拟式万用表的功能。模拟式万用表一般情况下可测量从几百毫伏至几百伏甚至几千伏的直流和交流电压，其测量准确度直流为±2.5%，交流为±4.0%。

模拟式万用表各电压挡的输入阻抗是不一样的，其阻值等于相应挡的电压满度值 U0 （即量程）和万用表灵敏度S（Ω/V）值的乘积，即：

Ri=U0S

因此，万用表的低量程输入阻抗较小，而高量程输入阻抗较大。因为测量电压时万用表的输入端是与被测电路并联的，其输入阻抗会起着分流作用，为了尽量减少测量的误差，通常要求万用表相应电压挡级的输入阻抗应大于被测电路的阻值10倍以上，所以必须选用灵敏度值较大的万用表来测试电压。一般要求万用表的灵敏度不应小于2kΩ/V。

另外，模拟式万用表除了能进行交直流电压、交直流电流以及电阻的测量以外，还能测量低频交流信号的电压（以dB表示）。

模拟式万用表的频率测量范围通常为40～1000Hz，如果准确度要求不高，还可以测试高达10kHz的正弦波和非正弦波信号。

由于模拟式万用表的交流刻度是根据正弦波的有效值来定值的，因此，对方波电压的指示值偏大些，而对锯齿波、脉冲波的指示值偏小些。

2. 模拟式万用表的应用

（1） 模拟万用表的使用方法。

[1] 先分别将两支测量表笔的一端，按红接正（+）、黑接负（-）的要求插到测量端，然后确认一下表针是否指在零位。指针应与刻度盘左侧的端线对齐，如果不一致，则要进行零位调整，这也叫做对表的机械调零。

[2] 模拟万用表在进行电流和电压测量之前要先估计一下被测电流和电压的范围，并将万用表设在较大的挡位上（最大量程），避免过大的电流将万用表烧坏。

[3] 在使用模拟式万用表进行电压的测量时，要考虑到模拟式万用表内阻的影响。例如测量电压时要将表笔并联接到被测电路上，这时模拟式万用表内的电路上也有电流流过，这会对测量值有一定影响。即使测量同一点的电压使用不同的挡位，模拟式万用表的内阻不同，影响的程度也不同。

（2） 使用模拟式万用表的注意事项。

[1] 在使用万用表之前，应先进行调零校正，即在没有被测电量时，使万用表指针指在零电压或零电流的位置上。

[2] 在使用万用表过程中，不能用手去接触表笔的金属部分，这样一方面可以保证测量的准确，另一方面也可以保证人身安全。

[3] 在测量某一电量时，不能在测量的同时换挡，尤其是测量高电压或大电流时，更应注意。否则，可能会使万用表损坏。如需换挡，应先断开表笔，换挡后再去测量。

[4] 万用表在使用时，必须水平放置，以免造成误差。同时，还要注意到避免外界磁场对万用表的影响。

[5] 万用表使用完毕，应将切换旋钮置于交流电压的最大挡。如果长期不使用，还应将万用表内部的电池取出来，以免电池腐蚀表内其他器件。

（3） 模拟式万用表的应用实例。

[1] 使用模拟式万用表测量交直流电流。在使用万用表测量直流电流的时候，万用表起到安培表的作用，测量时必须断开电路将万用表串接在电路中，电路接通后电流经万用表再经过负载。由于万用表本身电阻很小，所以在测量过程中只允许正常电流流过。如果所测电流超过万用表的允许值，会有一个很大的电流通过万用表，从而造成万用表损坏。

如图1-5所示为使用模拟式万用表测量直流电流的连接方式，根据实际电路选择合适的直流电流测量量程，将万用表的红表笔接电路正极，万用表黑表笔接电路负极。否则模拟式万用表表针反向摆动，若摆动过大会出现表针损坏的情况。如果测量的直流电流大于指针式万用表的最大量程，应使用特殊输入插口，即15A插口。

使用万用表检测交流电流的时候与检测直流电流的方法相同，只是表笔串联到被测电路中时，不用再区分正负极，即万用表的红黑表笔可以随意串联到电路中。

在使用万用表测量交流电流的时候，应注意万用表的测量量程，因为有些模拟式万用表没有测量交流电流的挡位。

测量交流电流的时候，尤其是220V高压电路，再使用串联万用表的方式有可能危险，因此可以使用钳形万用表测量交流电流。当检测整机总电流的时候，如果没有钳形万用表可以用模拟式万用表在不剪断电路的情况下利用开关进行检测，如图1-6所示。

[2] 使用模拟式万用表测量交直流电压。在使用万用表测量直流电压的时候，万用表起到伏特计的作用，测量时必须并联接入电路，或者与负载、电源交叉连接。万用表作为伏特计使用时，它有很大的内阻，只允许很少一点电流通过万用表电路。如果把作为伏特计的万用表串联到电路中，它所具有的电阻值将减小电路中的电流，所测的电压值相当于开路电压值。

如图1-7所示为使用模拟式万用表测量直流电压的连接方式，根据实际电路选择合适的直流电压测量量程，将万用表的正极（红表笔）接负载（或电源）的正极，万用表负极（黑表笔）接负载（或电源）的负极。否则指针式万用表表针反向摆动，若摆动过大会出现表针损坏的情况。

使用万用表检测交流电压的时候与检测直流电压的方法相同，只是使用万用表测量交流电压的时候，当表笔并联到被测电路中时，也不用再区分正负极。电源变压器抽头电压的测量、显示器灯丝电压的检查及交流220V电压的检查，都属于交流电压的测量范围，这种情况应将测量范围开关旋至AC挡。如图1-8所示为用模拟式万用表测量市电交流220V电压的方法。这种情况要注意防触电问题。

[3] 使用模拟式万用表测量二极管的正反向阻抗。用万用表测量半导体器件一般只能根据其测量阻抗大小来判断其好坏，并不能测量出其具体参数。下面我们以测量二极管为例简单介绍一下用模拟式万用表测量半导体器件的方法。

使用万用表测量二极管时，功能开关旋至欧姆挡（R×1k），在测量前先进行欧姆调零。图1-9所示为使用万用表对二极管的正、反向阻抗进行比较测量，从而判断二极管的好坏。黑表笔接二极管正极引脚，红表笔接二极管负极引脚，测得正向阻值在正常情况下约为几千欧；红表笔接二极管正极引脚，黑表笔接二极管负极引脚，测得反向阻值在正常情况下应为无穷大。此种方法中，红表笔内接万用表电池负极（-），黑表笔内接万用表电池正极（+）。

[4] 使用模拟式万用表测量低频输出电压。测量低频信号放大器输出的电压时，可以使用图1-10所示的方法。将万用表测量范围开关旋至交流电压位置（AC V），表刻度上的AC 10V对应的是+22dB，交流AC 1.5V对应刻度盘的+5dB（0dB=0.775V）。

如果测量范围超过+22dB，表针会超过满刻度。此时与测量交流电压值一样，调大测量范围，再根据计算表求出dB值。

1.1.2 数字式万用表的功能及应用

1. 数字式万用表的结构特点及功能

（1） 数字式万用表的结构特点。数字式万用表是采用集成运算放大器、衰减电路、模/数转换器和液晶显示器，将被测量的数值直接以数字形式显示出来的一种电子测量仪表。如图1-11所示为常见的数字式万用表外形。

由图可知，数字式万用表主要是由液晶显示屏、电源开关、锁定开关、切换开关、功能开关、测量输入端、表笔等部分组成。

[1] 液晶显示屏：用来显示当前测量状态和最终测量数值，例如，当前选择的量程为交流“200mV”，那么在其右上角显示“AC”字符，表示的是待测电路为交流电路，液晶屏下部（小数点的下方）显示的“200”和显示屏的右部显示的“mV”表示的是当前的量程为“200mV”，中间较大的数字即为测量的最终读数。

[2] 电源开关：在其上方标识有“POWER”字符，打开或关闭数字万用表；

[3] 锁定开关：在其上方标识有“HOLD”字符，按下此键，仪表当前所测数值就会保持在液晶屏上，并出现“□H”符号，直到再次按下，“□H”符号消失，退出保持状态；

[4] AC/DC切换开关：在其上方标识有“DC/AC”字符，当此按钮为按下状态时，液晶屏左上角会显示“AC”字符，这时可以用于交流电路的测量。当按钮为弹起状态时，液晶屏左上角“AC”消失，此时表示万用表进入直流测量状态，可以用于直流电路的测量。

[5] 功能开关：功能开关位于操作面板的主体位置，跟模拟万用表的功能开关一样，在它的四周有量程刻度盘，测量功能包括：电压、电流、电阻、电容、电感、二极管、三极管、温度及频率等，如图1-12所示。测量时，仅需要旋动中间的功能开关，使其指示到相应的挡位及量程刻度，即可进入相应的状态，当前状态在液晶屏上也会有显示。例如，要测量物体的温度，就需要把功能开关置于“TEMP”处，即可进入温度测量状态。

如果是自动量程式数字万用表，在功能开关的四周只有测量功能的选择，没有具体的测量量程，如图1-13所示。测量时，这类万用表可以根据测量的结果自动调整量程范围，显示出最佳的测量结果。

[6] 电容/电感测量输入端：在操作面板的左侧有两个长条形的插孔，旁边标识有“CX LX”字符，表示为电容器或电感器插座。有这样插座的数字万用表可以测量电容器和电感器，有些电容器是有极性的，所以在条形孔的旁边标有“+”“-”，检测时，仅需把待测有极性的电子元件引线端插入相应的插孔即可。

[7] 三极管测量输入端：如上图1-12所示，在操作面板的右上有一小圆略低于面板，由8个小孔围成一个圆形分布于其中，每个孔旁都标有一个字符，这就是测量三极管的输入端。它们分为2组，左半圆由左边4个小孔组成，这4个小孔旁边分别标识有“E”、“B”、“C”、“E”，表示的是发射极、基极、集电极、发射极。可以发现有两个发射极插孔，在测量时，根据方便，选择其中一个与其他两个孔一起测量三极管的三根引线，在其下标识有“PNP”，表示测量的为PNP型三极管；与其相对的右半圆是由另外4个小孔组成的，与上面4个的标识用法一样，所不同的是在其下方标识有“NPN”，表示这4个小孔是用来测量NPN型三极管。

[8] 表笔插孔：通常数字式万用表的操作面板下面有4个插孔，分别标识为“20A”、“mA”、“COM”、“VΩHz”，它们是用来与万用表表笔相连的表笔插孔，如图1-14所示。

与模拟万用表相比，数字式万用表有如下特点：

● 数字显示，直观准确，无视觉误差，并具有极性自动显示功能；

● 测量精度和分辨率都很高；

● 输入阻抗高，对被测电路影响小；

● 电路的集成度高，便于组装和维修，使数字万用表的使用更为可靠和耐久；

● 保护功能齐全，有过压、过流、过载保护和超输入显示功能；

● 功耗低，抗干扰能力强，在磁场环境下能正常工作。

此外，为了解决数字显示方式以便于反映被测电量连续变化的过程和变化的趋势问题，近年来许多数字万用表设置了带模拟式图形的双显示或多重显示模式。这类万用表更好的结合了数字万用表和模拟式万用表的显示优点，使得数字万用表的使用测量更加方便。并具有显示清晰直观，读数准确，准确度高，测试功能强，测量范围宽，测量速率快，输入阻抗高，微功耗等特点。

智能数字万用表带微处理器与标准接口，可与计算机和打印机连接，进行数据处理或自动打印，构成完整的测试系统，如图1-15所示。

（2） 数字式万用表的功能。对于数字式万用表来说，它不仅能直观地显示出电压、电流、电阻等数值，还能检测二极管三极管放大倍数、电容、频率、温度等数值。有些万用表还增加了更先进的功能，如电平或增益值测量，最大、最小值记录保持功能等。

目前，许多数字式万用表还添加了标志符显示功能，包括单位符号，例如：nV、μV、mV、V、A、μA、mA、A、mΩ、Ω、kΩ、MΩ、Hz、kHz、MHz、PF、nF、μF、μH、mH、H；测量项目符号，例如：AC、DC、LOΩ、LOGIC、MEM；特殊符号，例如：电压控制符号、读取保持符号HOLD或H、自动量程符号ATUO、10倍乘符号×10等。有些数字式万用表还在LCD液晶显示屏的小数点下面设置了量程标志符，例如小数点下边显示为200时，表明所对应的量程为200的数值。

2. 数字式万用表的应用

（1） 数字式万用表的使用方法。数字式和指针式万用表的使用方法几乎相同，不过有些细微的差别，比如：指针式万用表在使用前，首先需要确认表针是否指在零位，表针应与刻度盘左侧的端线对齐，如果不一致则要进行零位调整，而数字式万用表则不用。数字式万用表的测量结果显示清晰、直观，读取准确，既保证了读数的客观性，又符合人们的读数习惯。

（2） 数字式万用表使用的注意事项。

[1] 由于数字万用表属于多功能精密电子测量仪表，因此，在使用之前，应仔细阅读数字万用表的说明书。熟悉电源电路开关、功能及量程转换开关、功能键（如读数保持键、交流/直流切换键、存储键等）、输入插口以及专用插口（如晶体管插口hFE、电容器插口CAP等）、仪表附件（如测温探头、高压探头、高频探头等）的作用。

[2] 注意数字万用表的极限参数。掌握出现过载显示、极限显示、低电压指示以及其他声光报警的特征。例如在测量过程中，如果LCD液晶显示屏的最高位显示数字为“1”，而其他位消隐，说明当前数字万用表已过载，应及时选择更高的量程再测量。

[3] 在刚开始测量时，数字万用表可能会出现跳数现象，应等到LCD液晶显示屏上所显示的数值稳定后再读数。这样才能确保读数的正确。

[4] 测量电压时，数字万用表与被测电流并联。由于数字万用表具有自动转换并显示极性的功能，因此，在测量直流电压时不必考虑表笔的接法。测量电流时，数字万用表与被测电流串联，同样不必考虑表笔的接法，但是当被测电流源内阻很低时，应尽量选择较高的电流量程，以减少分流电阻上的压降，提高测量的准确度。

[5] 测量电阻、检测二极管和检查线路通断时，红表笔应接V/Ω插孔（或mA/V/Ω插孔）。此时，红表笔带正电，黑表笔接COM插孔而带负电。这与模拟式万用表的电阻挡正好相反。因此，在检测二极管、发光二极管、晶体管、电解电容器、稳压管等有极性的元器件时，必须注意表笔的极性。

[6] 使用钳形表测量交流信号时。必须用钳口套入1根电源线，如图1-16所示，否则不能测量出正确的值。

[7] 在测量高压时要注意安全，当被测电压超过几百伏时应选择单手操作测量，即先将黑表笔固定在被测电路的公共端，再用一只手持红表笔去接触测试点。

[8] 当被测电压在1000V以上时，必须使用高压探头（高压探头分直流和交流两种）。普通表笔及引线的绝缘性能较差，不能承受1000V以上的电压。

[9] 禁止在测量高压（1000V以上）或大电流（0.5A以上）时拨动量程开关，以免产生电弧将转换开关的触点烧毁。

（3） 数字式万用表的应用。

[1] 使用数字式万用表测电阻。数字式万用表测量电阻的方法与模拟式万用表相同。先将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入VΩ插孔（注意：红表笔极性为“+”）。将功能开关置于所需量程上，将测试笔跨接在被测电阻上。需要注意的是，如果被测电阻超过所用量程，则会在最高为显示“1”须换用高挡量程。当被测电阻在1MΩ以上时，须数秒后方能稳定读数，对于高电阻测量这是正常的。检测在线电阻时，须确认被测电路已关去电源，同时电容已放电完毕，方能进行测量。

[2] 使用数字式万用表测交直流电流。使用数字式万用测量交直流电流时也与模拟式万用表相同，需将万用表串入被测电路中。若检测220V市电电路中的交流电流，采用断开电路串联万用表的方法需要注意人身安全。为了避免不必要的危险，最好使用钳形万用表进行测量。钳形数字万用表比普通数字万用表多了一个钳形头，是用来专门测量交流电流的。如图1-16所示。

[3] 使用数字式万用表测交直流电压。数字式万用表测交直流电压也非常简单，将黑色表笔插入COM插孔，红色表笔插入VΩ插孔。

测直流电压时将功能开关置于DCV量程范围，测交流电压将功能开关置于ACV量程范围，并将测试笔并接在被测量负载或信号源上。在显示电压读数时，同时会指示出红表笔的极性。其测量方法如图1-17所示。

另外，在测量电压时，尤其是测量交流电压时，如果需要测量电路中的某一特定点或公共参考点的电压时，可先将万用表的负极（黑表笔）与接地电路或是公共参照点相连，然后将万用表的正极（红表笔）与电路中需要测量的特定点相连，如图1-18所示。

[4] 使用数字式万用表测电容和损失系数：

● 将功能开关置于被测电容大约的范围，如果电容是未知的可先置于200pF挡；

● LCΩ/D切换开关置于LCΩ位置；

● 接通电源开关（ON位置）；

● 用螺丝刀调整零位开关使LCD显示为0（有些数字万用表没有调零钮，接通电源即可）；

● 将被测电容插入检测端，有极性的电容要注意极性与插口相吻合；

● 读取显示数值；

● 在测量损失系数时，LCΩ/D切换开关置于D位置，然后从LCD显示屏上读数。

[5] 使用数字式万用表测电感和损失系数：

● 将功能开关置于电感的大约范围，如果电感是未知的，可将开关选在200 μH的量程上；

● 将LCΩ/D开关置于LCΩ位置；

● 将电源接通（ON位置）；

● 将两表笔短路，看LCD显示是否为0，如不为0则用螺丝刀微调零位调整开关；

● 将被测电感插入检测插口；

● LCD显示屏上会显示出电感的数值；

● 测量损失系数时，再将LCΩ/D开关转到D位置即可从显示屏上读数。

（4） 数字万用表的扩展功能。数字式万用表VC9805A+可以测量频率、温度、二极管以及对电路通断的测试，扩展功能如下。

[1] 电容、电感的测量：

● 将功能开关置于被测电容大约的范围，如果电容是未知的可先置于200 μF挡；

● 接通电源开关；

● 将被测电容插入检测端，有极性的电容要注意极性与插口相吻合；

● 读取数值。

[2] 频率的测量。频率测量只有一个挡位，所以测量时一定要确保待测目标在其量程范围之内，以免损坏仪表，其测量过程和电流电压的测量方法基本一致。

● 将黑表笔插入接地端“COM”，红表笔插入测量频率端“V/Ω/Hz”；

● 功能开关置于频率测量挡“200kHz”上；

● 接通电源；

● 将表笔跨接在信号源或被测负载上；

● 读取数值。

[3] 温度的测量：● 将热电偶传感器的冷端（自由端）的负极（黑色插头）插入“mA”插孔中，正极（红色插头）插入“V/Ω/Hz”插孔；

● 将功能开关置于“℃”或“℉”量程上；

● 接通电源；

● 将热电偶的工作端（测温端）置于待测物体上面或内部；

● 读取数值。

[4] 二极管通断的判断以及电路的测量。在数字式万用表VC9805A+中“ ”功能挡除了能够测量二极管外，还可以用来测试电路的通断，具体步骤如下：

● 黑表笔插入“COM”孔，红表笔插入“V/Ω/Hz”孔；

● 将功能开关置于“”挡；

● 如果将表笔连接到待测二极管（这时测量的是二极管的压降），红表笔接二极管的正极，黑表笔接另一端，这时液晶屏上的读数为二极管正向压降的近似值。

● 如果要测量电路的通断，只需将表笔接电路中的两点，如果内置蜂鸣器发出“嘀嘀”声，表明当前电路为通路或者是两点之间的阻值小于70±20 Ω，反之表示的是断路。