本文通過對(duì)數(shù)字萬用表的基本指標(biāo)、功能等的介紹，來講述如何選擇數(shù)字萬用表、并介紹了數(shù)字萬用表未來的發(fā)展趨勢(shì)。

    關(guān)鍵字：數(shù)字萬用表、準(zhǔn)確度、分辨率、顯示位數(shù)

一、概述

    數(shù)字萬用表是目前zui常用的一種數(shù)字儀表。其主要特點(diǎn)是準(zhǔn)確度高、分辨率強(qiáng)、測(cè)試功能完善、測(cè)量速度快、顯示直觀、過濾能力強(qiáng)、耗電省，便于攜帶。已成為現(xiàn)代電子測(cè)量與維修工作的*儀表，并正在逐步取代傳統(tǒng)的模擬式（即指針式）萬用表。

    數(shù)字萬用表亦稱為數(shù)字多用表（ DMM ），其種類繁多，型號(hào)各異。每個(gè)電子工作者都希望有一塊較理想的數(shù)字萬用表。選擇數(shù)字萬用表的原則很多，有時(shí)甚至?xí)蛉硕?。但?duì)于手持式（袖珍式）數(shù)字萬用表而言，大致應(yīng)具備以下特點(diǎn)：顯示清晰，準(zhǔn)確度高，分辨力強(qiáng)，測(cè)試范圍寬，測(cè)試功能齊全，抗干擾能力強(qiáng)，保護(hù)電路比較完善，外形美觀、大方、操作簡(jiǎn)便、靈活、可靠性好，功耗較低，便于攜帶、價(jià)格適中等等。市面上手持萬用表的價(jià)格千差萬別。

二、數(shù)字萬用表的主要指標(biāo)

顯示位數(shù)及顯示特點(diǎn)

    數(shù)字萬用表的顯示位數(shù)通常為 3 1/2 位～8 1/2 位。判定數(shù)字儀表的顯示位數(shù)有兩條原則：其一是，能顯示從0－9中所有數(shù)字的位數(shù)是整位數(shù)；其二是，分?jǐn)?shù)位的數(shù)值是以zui大顯示值中zui高位數(shù)字為分子，用滿量程時(shí)計(jì)數(shù)值為2000 ，這表明該儀表有3個(gè)整數(shù)位，而分?jǐn)?shù)位的分子是1，分母是2 ，故稱之為3 1/2 位，讀作“三位半”，其zui高位只能顯示 0 或1（0 通常不顯示）。3 2/3 位（讀作“三又三分之二位”）數(shù)字萬用表的zui高位只能顯示0～2的數(shù)字，故zui大顯示值為±2999 。在同樣情況下，它要比3 1/2 位的數(shù)字萬用表的量限高50％，尤其在測(cè)量380V 的交流電壓是很有價(jià)值。

    例如，在用數(shù)字萬用表測(cè)量電網(wǎng)電壓時(shí)，普通3 1/2 位數(shù)字萬用表的zui高位只能是0或1，若要測(cè)量220V 或 380V 電網(wǎng)電壓，只能用三位顯示，該檔的分辨率僅為 1V 。相比之下，用 3 3/4 位的數(shù)字萬用表來測(cè)量電網(wǎng)電壓，zui高位可以顯示 0～3 ，這樣可以四位顯示，分辨率為 0.1V ，這與 4 1/2 位的數(shù)字萬用表分辨力相同。

    普及型數(shù)字萬用表一般屬于3 1/2 位顯示的手持式萬用表，4 1/2 ，5 1/2位（6位以下）數(shù)字萬用表分為手持式、臺(tái)式兩種。6 1/2 位以上大多屬于臺(tái)式數(shù)字萬用表。

    數(shù)字萬用表采用*的數(shù)顯技術(shù)，顯示清晰直觀、讀書準(zhǔn)確。它既能保證了讀數(shù)的客觀性，又符合人們的讀數(shù)習(xí)慣，能夠縮短讀數(shù)或記錄時(shí)間。這些優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)的模擬式（即指針式）萬用表所不具備的。

準(zhǔn)確度（精度）

    數(shù)字萬用表的準(zhǔn)確度是測(cè)量結(jié)果中系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的綜合。它表示測(cè)量值與真值的一致程度，也反映測(cè)量誤差的大小。一般講準(zhǔn)確度愈高，測(cè)量誤差就愈小，反之亦然。

    準(zhǔn)確度有三種表達(dá)方式，分別如下：

    準(zhǔn)確度＝±（a ％ RDG + b％ FS ） （ 2.2.1 ）

    準(zhǔn)確度＝±（a ％ RDG +n個(gè)字） （ 2.2.2 ）

    準(zhǔn)確度＝±（a ％ RDG + b％ FS + n個(gè)字） （ 2.2.3 ）

    式（ 2.2.1 ）中， RDG 為讀數(shù)值（即顯示值）， FS 表示滿度值，括弧中前一項(xiàng)代表 A/D 轉(zhuǎn)換器和功能轉(zhuǎn)換器（例如分壓器、分流器、真有效值轉(zhuǎn)換器）的綜合誤差，后一項(xiàng)是由于數(shù)字化處理而帶來的誤差。式（ 2.2.2 ）中， n 是量化誤差反映在末位數(shù)字上的變化量，若把 n 個(gè)字的誤差折合成滿量程的百分?jǐn)?shù)，即變成式（ 2.2.1 ）。式（ 2.2.3 ）比較特殊，有些廠家用此種表達(dá)方式，后兩項(xiàng)中有一項(xiàng)表示其它環(huán)境或功能引入的誤差。

    數(shù)字萬用表的準(zhǔn)確度遠(yuǎn)優(yōu)于模擬指針萬用表。以測(cè)量直流電壓的基本量程的準(zhǔn)確度指標(biāo)為例， 3 位半可達(dá)到± 0.5 ％， 4 位半可達(dá)到 0.03 ％等。萬用表的準(zhǔn)確度是一個(gè)很重要的指標(biāo)，它反映萬用表的質(zhì)量和工藝能力，準(zhǔn)確度差的萬用表很難表達(dá)出真實(shí)的值，容易引起測(cè)量上的誤判。

分辨力（分辨率）

    數(shù)字萬用表在zui低電壓量程上末位1個(gè)字所對(duì)應(yīng)的電壓值，稱作分辨力，它反映出儀表靈敏度的高低。數(shù)字儀表的分辨力隨顯示位數(shù)的增加而提高。不同位數(shù)的數(shù)字萬用表所能達(dá)到的zui高分辨力指標(biāo)不同，例如： 3 1/2位的萬用表100μV 。

    數(shù)字萬用表的分辨力指標(biāo)亦可用分辨率來顯示。分辨率是指儀表能顯示的zui小數(shù)字（零除外）與zui大數(shù)字的百分比。例如，一般3 1/2位數(shù)字萬用表可顯示的zui小數(shù)字為1，zui大數(shù)字可為1999 ，故分辨率等于 1/1999≈0.05％。

    需要指出，分辨率與準(zhǔn)確度屬于兩個(gè)不同的概念。前者表征儀表的“靈敏性”，即對(duì)微小電壓的“識(shí)別”能力；后者反映測(cè)量的“準(zhǔn)確性”，即測(cè)量結(jié)果與真值的一致程度。二者無必然的，因此不能混為一談，更不得將分辨力（或分辨率）誤以為是類似于準(zhǔn)確度則取決于儀表內(nèi)部 A/D 轉(zhuǎn)換器、功能轉(zhuǎn)換器得綜合誤差以及量化誤差。從測(cè)量角度看，分辨力是“虛”指標(biāo)（與測(cè)量誤差無關(guān)），準(zhǔn)確度才是“實(shí)”指標(biāo)（它決定測(cè)量誤差得大小）。因此，任意增加顯示位數(shù)來提高儀表分辨力得方案是不可取得。

測(cè)量范圍

    在多功能數(shù)字萬用表中，不同功能均有其對(duì)應(yīng)得可以測(cè)量得zui大值和zui小值。例如： 4 1/2位萬用表，直流電壓檔的測(cè)試范圍是 0.01mV ～ 1000V 。

測(cè)量速率

    數(shù)字萬用表每秒鐘對(duì)被測(cè)電量的測(cè)量次數(shù)叫測(cè)量速率，其單位是“次/s”。它主要取決于 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率。有的手持式數(shù)字萬用表用測(cè)量周期來表示測(cè)量的快慢。完成一次測(cè)量過程所需要的時(shí)間叫測(cè)量周期。

    測(cè)量速率與準(zhǔn)確度指標(biāo)存在著矛盾，通常是準(zhǔn)確度愈高，測(cè)量速率愈低，二者難以兼顧。解決這一矛盾可在同一塊萬用表設(shè)置不同的顯示位數(shù)或設(shè)置測(cè)量速度轉(zhuǎn)換開關(guān)：增設(shè)快速測(cè)量檔，該檔用于測(cè)量速率較快的 A/D 轉(zhuǎn)換器；通過降低顯示位數(shù)來大幅度提高測(cè)量速率，此法目前應(yīng)用的比較普通，可滿足不同用戶對(duì)測(cè)量速率的需要。

輸入阻抗

    測(cè)量電壓時(shí)，儀表應(yīng)具有很高的輸入阻抗，這樣在測(cè)量過程中從被測(cè)電路中吸取的電流極少，不會(huì)影響被測(cè)電路或信號(hào)源的工作狀態(tài)，能夠減少測(cè)量誤差。例如：3 1/2位手持式數(shù)字萬用表的直流電壓檔輸入電阻一般為 10μΩ。交流電壓檔受輸入電容的影響，其輸入阻抗一般低于直流電壓檔。

    測(cè)量電流時(shí)，儀表應(yīng)該具有很低的輸入阻抗，這樣接入被測(cè)電路后，可盡量減小儀表對(duì)被測(cè)電路的影響，但是在使用萬用表電流檔時(shí)，由于輸入阻抗較小，所以較容易燒壞儀表，請(qǐng)用戶在使用時(shí)注意。

三、數(shù)字萬用表的功能

數(shù)字萬用表的分類

    數(shù)字萬用表按照量程轉(zhuǎn)換方式來分類，可劃分成三種類型：手動(dòng)量程（MAN RANGZ），自動(dòng)量程（AUTO RANGZ），自動(dòng)/手動(dòng)量程（AUTO/MAN RANGZ ）。

    根據(jù)功能、用途及價(jià)格的不同，數(shù)字萬用表大致可分為9大類：低檔數(shù)字萬用表（亦稱普及型數(shù)字萬用）、中檔數(shù)字萬用表、中/數(shù)字萬用表、數(shù)字/模擬混合式儀表，數(shù)字/模擬雙顯示的儀表、萬用示波表（將數(shù)字萬用表、數(shù)字存儲(chǔ)示波器等動(dòng)能集于一身）。

數(shù)字萬用表的測(cè)試功能

    數(shù)字萬用表不僅可以測(cè)量直流電壓（DCV）、交流電壓（ACV），直流電流（DCA）、交流電流（ACA）、電阻（Ω）、二極管正向壓降（VF）、晶體管發(fā)射極電流放大系數(shù)（hrg）、還能測(cè)電容量（C）、電導(dǎo)（ns）、溫度（T）、頻率（f），并增加了用以檢查線路通斷的蜂鳴器檔（BZ）、低功率法測(cè)電阻檔（L0Ω）。有的儀表還具有電感檔、信號(hào)檔、AC/DC自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能，電容檔自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程功能。

    數(shù)型數(shù)字萬用表大多增加了下述新穎實(shí)用的測(cè)試功能：讀數(shù)保持（HOLD）、邏輯測(cè)試（LOGIC）、真有效值（TRMS）、相對(duì)值測(cè)量（RELΔ）、自動(dòng)關(guān)機(jī)（AUTO OFF POWER）等。

數(shù)字萬用表的抗干擾能力

    簡(jiǎn)單的數(shù)字萬用表普遍采用積分式 A/D 轉(zhuǎn)換原理，只要選擇正向積分時(shí)間恰好等于串楨干擾信號(hào)周期的整倍數(shù)，就能有效地抑制串楨干擾。這是因?yàn)榇畼E干擾信號(hào)在正向積分階段被平均掉的緣故。中、低檔數(shù)字萬用表的共楨抑制比（CMRR）可達(dá)86～120dB。

數(shù)字萬用表故障捕獲功能

四、數(shù)字萬用表的發(fā)展趨勢(shì)

集成化

    手持式數(shù)字萬用表采用單片 A/D 轉(zhuǎn)換器，外圍電路比較簡(jiǎn)單，只需少量輔助芯片和元器件。近年來單片數(shù)字萬用表芯片不斷問世，使用一片 IC 即可構(gòu)成功能比較完善的自動(dòng)量程數(shù)字萬用表，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和降低成本創(chuàng)造了有利條件。

功耗低

    新型數(shù)字萬用表普遍采用 CMOS 大規(guī)模集成電路的 A/D 轉(zhuǎn)換器，整機(jī)功耗很低。