CN101149399B - 自动选择测量功能的数字万用表 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数字万用表，特别涉及一种以使用快速模数转换器构成的电压表为核心，并配以适当的辅助电源和微处理器及电子开关，实现了根据测量对象自动选择多种类模拟量测量功能和测量量程的数字万用表。本发明的自动选择测量功能的数字万用表，包括被测对象输入端、快速模数转换器转换电路、微处理器、辅助程控电压或电流源、分压网络及电子开关和显示器。本发明与现有技术相比，在构成自动选择测量功能万用表时，由于采用快速模数转换技术和在无源模拟量测量时施加一定的辅助电源的方法，在无源量测量过程中，可以测量到施加辅助电源后出现在输入端间的不同响应情况，从而可以自动判别被测对象的特性和大小，使得以往不能自动识别的、更多种类的模拟量的测量功能自动选择和量程自动选择成为可能。

Description

自动选择测量功能的数字万用表

技术领域

本发明涉及一种数字万用表，特别涉及一种以使用快速模数转换器构成的电压表为核心，并配以适当的辅助电源和微处理器及电子开关，实现了根据测量对象自动选择多种类模拟量测量功能和测量量程的数字万用表。

背景技术

常见的数字万用表通常是用机械的旋转式或按键式功能选择开关，来由使用者自己判别和选择测量功能，例如根据被测对象是直流电压、交流电压还是电阻或直流电流、交流电流等，使旋转开关转动到相应的功能测量档位，通过金属接触点产生一些电气的连接，形成一定的直流电压、交流电压或是电阻或电流的测量电路。自动量程的数字万用表在选定一种测量功能后，可以根据被测对象的大小通过内部电子开关的不同组合自动选择合适的量程，因此它可以在选定一种测量功能后(例如直流电压)，只用一个档位完成不同大小被测量值(例如直流电压)的测量；对于手动量程的万用表，需要几个档位来对应不同大小被测量值(例如直流电压)的测量来完成某一种测量功能的整个测量范围的测量。它们都不能自动选择测量功能。

已经有在自动量程数字万用表的基础上增加自动选择测量功能的设计。但是由于通常需要有一个信号类型检测器来检测模拟输入信号的类型，能够进行判别的模拟输入讯号的种类受到限制。而且由于信号类型检测器的输入阻抗和切换开关的影响，降低了所构成的自动选择测量功能万用表的性能，甚至使他们并无多大实用价值。

在发明专利200310112175.3中对自动选择测量功能万用表作了相当大的改进，使自动选择测量功能万用表进入到实用的时代，但在非电压或电流类的无源模拟输入量的自动选择方面，还是受到较大的限制，例如电容、电感、二极管的测量等。

本发明的任务是要提供一种新型的自动量程数字万用表，它不但能够根据被测量的对象是直流电压、交流电压还是电阻或交直流电流，自动选择测量功能，并且可以具有对包括电阻在内的更多种无源的元器件自动选择测量功能的特点，例如测量电阻、电容、电感、二极管。在最简单的情况下，仅需要一个电源开关完成这万用表的开与关。而且在测量时它比普通的自动量程万用表有更快的反应速度。

发明内容

本发明的任务是以如下方式完成的：本发明的自动选择测量功能的数字万用表，包括被测对象输入端、快速模数转换器转换电路、微处理器、辅助程控电压或电流源、分压网络及电子开关和显示器。所述的快速模数转换器经过分压网络连接到所述被测对象输入端，对输入端子间的电压进行快速测量；快速模数转换器输出数据到微处理器分析处理，并由微处理器控制电子开关切换分压网络，控制测量的量程；测量的结果经微处理器处理后送到显示器显示。

本发明所述的万用表在所述的输入端检测测到外部电压时，根据快速模数转换器的输出数据是否出现周期性改变极性，微处理器可以自动判别是直流还是交流信号，并分析处理得出直流信号的极性和数值以及交流信号的峰值、有效值、频率、周期等数值结果。当然，快速模数转换器的采样速率必须比被测量的交流信号的频率要高许多倍，才能准确地测量被测交流信号。

本发明所述的万用表在输入端没有测到外部电压时，进入无源模拟量被测对象的测量程序。由微处理器控制辅助程控电压源或电流源输出到输入端子，并对输入端子间的电压变化情况，由快速模数转换器电路将测量的结果输入微处理器分析，判断出被测无源模拟量对象的性质。所述的辅助程控电压或电流源在输入端为有源模拟量被测对象时，到输入端子的连接被切断；辅助程控电压或电流源在输入端为无源模拟量被测对象时，到输入端子的连接被接通。所述的快速模数转换器电路和微处理器控制的程控电压或电流源共同作用，选择多种模拟量测量并选择测量量程。所述的无源模拟量对象测量时，辅助程控电源首先输出一个微小的试测电流，保持输入端为一个高输入阻抗的电路。

本发明所述的微处理器，接受测量数据输出，并根据数据输出控制信号控制程控电压或电流源的电子开关改变程控源的性质和大小以改变量程。所述的微处理器通过对部分测量数据的储存，可以储存并显示输入信号随时间变化的波形图或数值随时间变化的图。

本发明增加一个选择按键连接微处理器，可通过按键的作用退出自动选择测量，转为按一次按键转换一次测量功能。

本发明与现有技术相比，在构成自动选择测量功能万用表时，由于采用快速模数转换技术和在无源模拟量测量时施加一定的辅助电源的方法，在无源量测量过程中，可以测量到施加辅助电源后出现在输入端间的不同响应情况，从而可以自动判别被测对象的特性和大小，使得以往不能自动识别的、更多种类的模拟量的测量功能自动选择和量程自动选择成为可能。

本发明与现有技术相比，在对交流信号的测量中，不但可以计算得到交流信号的真有效值，而且可以同时得到交流信号的频率，峰值电压等数据。通常的万用表则需要通过增加专门的真有效值转换器把交流转换成直流才能实现真有效值测量。而且与通常的真有效值万用表相比，本发明的万用表在测量非正弦的大波峰因素(峰值电压高而有效值小)的交流信号时，还可以做到不会出现量程判别错误，而通常的真有效值万用表这时可能出现量程判别错误产生很大误差。

本发明与现有技术相比，在对于由交流半波整流或全波整流得到的直流信号的测量，或者是单向脉冲信号的测量，都可以得到更准确的数据。

本发明与现有技术相比，由于采用快速模数转换技术提高了测量速度，不但对电容电感等储能元件可以测量到它们的过渡响应，而且功能试探性测量的时间变得很短，量程的选择和切换时间也可以大大缩短，整个万用表的响应大大加快，常见的自动量程万用表测量时需要较长时间等待的现象得到克服。

同时本发明也使在测量到小于某数值电阻值时发出报警声的通断报警功能可以在自动选择测量功能的万用表中可以实现，在其它万用表中这一功能和二极管测量功能需要设置单独的测量功能挡位来实现，利用模拟比较的方法快速的特点来解决通断测量希望快速响应的要求。因为通常的自动量程万用表从表笔开路到测量到一个小于某一数值(例如30欧姆)的电阻需要经过几次量程转换，使得响应比较慢。

附图说明

图1是根据本发明而构成的万用表实施例的主要特征的方框图。

图2为图1所示实施例的自动功能选择测量功能的主要功能程序或状态的流程图。

图3是增加一个功能选择键，实现只用一个键选择测量功能的数字万用表的原理图。

图4是增加辅助功能选择键后的数字万用表的原理图。

具体实施方式

下面将结合附图为例对发明作进一步的详细描述。参看图1，图中包含了三个输入端1，2，3，以及A，B，C，D四个电路部件。其中A部件是快速模数转换器；B部件是微处理器；C部件是显示器；D部件是一个由部件B控制的电压或电流源。输入端子2是公共输入端子，和通常的万用表一样，它代表测量信号地。输入端子1是除了电流测量以外所有被测模拟量的输入端，在测量时，这些被测模拟量对象被连接在输入端子1和2之间。输入端子3是电流测量输入端，被测的电流信号可以被连接在输入端子3和2之间，在输入端子3和2之间已经接有电阻R6，它的作用是把电流信号转变为电压信号，在电流测量时，快速模数转换器构成自动量程的电压表测量在端子3和2之间的电压，它代表被测电流的性质和大小。R6阻值的大小和功率根据要测量电流的大小选取。在不需要进行电流测量时，此输入端子3和R6可以不要。

在图1中部件A是一个以快速模数转换器为核心，以及一些由部件B控制的电子开关和电阻R1，R2，R3，R4，R5组成的自动量程电压表。根据输入电压的大小，部件B控制电子开关的接通与断开使R1-R5组合成分压比为1，10，100，1000，10000的分压网络，使不同大小的输入电压都可以变换到快速模数转换器的测量范围之内，例如对应的电压量程为400mV，4V，40V，400V，1000V。在分压比为1即不经过衰减直接输入的400mV基本量程，部件A具有很高的输入阻抗，在其它情况下输入阻抗约为10兆欧姆。只要快速模数转换器的转换速度足够快，就可以在一定范围内准确地得到在输入端子间出现的电压信号的数据和变化情况。这里说的快速模数转换器是指一秒钟至少能转换几千次以上的模数转换器，而不是普通万用表中使用的每秒几次的低速模数转换器。而且由于快速模数转换器的使用，可以使万用表判别测量功能和转换到适当量程所化的时间更短，不像目前普通的自动量程万用表得到一个稳定的测量结果需要等待较长的时间。

部件B是一个微处理器，它一方面接受部件A的测量数据输出，同时根据数据出现的情况输出控制信号控制部件A的电子开关改变量程，使部件A成为一个自动量程电压表；通过对部件A的部分测量数据输出的储存，事实上可以储存输入信号随时间变化的波形图。因此，根据电压信号的变化和是否周期性地改变方向(极性)，它可以分辨电压信号是交流还是直流或者是交直流都有的情况并做出相应的处理。它也可以使显示器不但显示测量的数值结果，而且可以根据需要显示被测对象的波形图或其数值随时间变化的情况。对于输入端子1和2之间有超过预设的门限值大小的电压的情况，万用表会进入和保持在电压测量状态并自动处在合适的量程上。设置门限值的目的，是为了防止在输入端开路时外界的干扰信号引起错误的功能判别。

在部件A经过一段时间(例如10毫秒)没有检测到超过门限值的电压信号后，部件B会进入对无源模拟量的测试步骤。部件B控制部件D产生一个受控的电流输入到输入端子1，而在这之前部件D的输出是与输入端子1不连通的。根据这时部件A对输入端子1和2之间的电压变化的测量结果，可以判别非电压量测量对象是电阻，二极管，电容还是电感或输入端处于开路状态。

如果检测到输入端1和2处于开路状态，部件B控制部件A转而测量输入端子3和2之间的电压，如果测到超过某一门限值的电压，则进入到电流测量状态。对交流电流或直流电流的分辨，与上述电压的分辨方式相同。

如果没有检测到有电流输入到输入端3和2之间，部件B会使测量回到初始的状态，使部件A开始检测输入端1和2之间的电压，依上述步骤不断进行。

部件C是一个显示器，它可以按照部件B输出的数据显示相应的测量结果以及单位符号。如果需要，也可以在交流电压或电流测量时同时显示其波形图，或者各种被测对象通过测量得到的数值结果随时间的变化图，只要部件B储存和输出适当的数据信号就可以做到。

部件D是一个由部件B控制的电压或电流源。受部件B的控制它可以向输入端子1输出不同大小和波形的电压或电流信号，满足对不同测量对象测量的需要。例如可以输出0.01微安，1微安或1毫安等直流电流，或输出不同斜率的三角波电流等。它的最大输出电压被控制在例如2V。在电压测量状态，它与输入端子1间的连接是断开的。

对电阻，电容，电感和二极管的判别和测量原理，是基于它们对不同电压源或电流源呈现不同的反应。

当被测对象是电阻或二极管，或是储能元件电容或电感时，电压电流关系分别为：

1.电阻R上的电压u_R和流过电阻的电流之间的关系为：

$u_R=i_{R_c}R,$ 或 $R=\frac{u_R}{i_R}---\left(1\right)$

2.流进电容C的电流i_c与电容上电压u_c随时间的变化率

间的关系为：

$i_c=c\frac{{\mathrm{du}}_c}{\mathrm{dt}},$ 或 $i_c=c\frac{{\mathrm{\Δu}}_c}{\mathrm{\Δt}}---\left(2\right)$

3.流经电感L的电流i_L随时间的变化率

与电感上呈现的电压u_L间的关系为：

$u_L=L\frac{{\mathrm{di}}_L}{\mathrm{dt}},$ 或 $u_L=L\frac{{\mathrm{\Δi}}_L}{\mathrm{\Δt}}---\left(3\right)$

4.而对于二极管的电压电流关系，可根据半导体物理的原理从理论上分析得到如下构成二极管的PN结伏安特性的表达式，即通常被称为二极管方程的

$I=I_S(e^{U/U_T}-1)---\left(4\right)$

式中I_S为反向饱和电流，U_T是温度的电压当量，在常温(300°K)下，U_T≈2.6mV。

由上面二极管方程可见，如果给二极管加上一个反向电压U＜0，而且|U|＞＞U_T，则I≈-I_S，即反向电流基本上是一个恒定值。若二极管加上正向电压，即U＞0，而且U＞＞U_T，则上式中的 $e^{U/U_T}>>1,$ 可得 $I=I_S{e}^{U/U_T},$ 说明正向电流I与电压U基本上成为指数关系。

通常用万用表测量二极管时，是通过对二极管正反两个方向的测量来判别它的好坏。反向时由于二极管呈现高阻抗而显示“OL”，在正向时则显示二极管的正向电压降，通常是在电流为1毫安时的正向电压降。

因此，如果在测量电阻，经过放电的电容，电感或二极管等无源器件时，部件A是测量不到电压的。这时使部件D向输入端子1注入一个恒定电流或者串联有某一阻值电阻的电压源，接在输入端子1和2之间的被测对象依照它们是电阻，电容，电感或二极管，将呈现各个不同响应而使输入端子1与2间的电压出现不同的变化。

对于被测对象是电阻的情况：根据公式(1)，部件A测量到的电压与电阻阻值成正比，也与通过电阻的电流成正比。因此，在微处理器控制的部件D产生并施加一个已知恒定电流的时候，部件A测量到的电压是一个固定的数值；改变恒定电流的数值，电阻上的电压按比例变化。通过计算部件A测量到的电压与已知恒定电流的比值，可以得到电阻的阻值的数字结果。超出万用表规定的最大电阻测量范围的状态视为开路。也可以采用通常万用表中常用的比例法测量电阻。

对于二极管测量的情况，则其表现与电阻类似而与电容或电感不同，因为电容和电感属于储能类元件，它们对突然施加于其两端的恒定电流会呈现与时间有关的响应。在二极管反向测量时，通常对施加于其两端的恒定电流会呈现一个较高的阻抗或开路的状态，甚至于使部件D不能输出预定的电流值而出现部件D最高的输出电压(例如2V)。对于正向测量，按公式(4)，在微处理器控制的部件D产生并施加一个已知恒定电流的时候，部件A测量到的电压是一个固定的数值，即代表着一个固定的阻抗；改变恒定电流的数值，部件A测量到的电压却并不像电阻那样按比例变化，电流越大，表现出来的阻抗越小。由此可以把二极管测量与电阻测量状态区分开，如果改变恒定电流为1毫安，则就可以得出在1毫安电流时二极管的正向压降的数值。对于电容测量，根据公式(2)，在突然施加一个恒定电流于被测的经过放电的电容两端后，在其两端会出现一个从零开始随时间而增长变化的电压，这个电压的变化率

与所加的电流值成正比，与被测电容的容量大小成反比。在知道部件D输出电流的值i_c，并通过部件A测量得到在某一时间间隔Δt内电容上电压的变化值Δu_c，可以得到被测电容的容量的数值结果： $C=\frac{i_c\mathrm{\Δt}}{{\mathrm{\Δu}}_c},$ 此式是公式(2)的另外一种表达方式。如果使所施加的恒定电流反向，则电容上的电压会减小，其电压的减小的变化率依然与所加的电流值成正比，与被测电容的容量大小成反比。

对于电感，根据公式(3)显然流过被测电感的电流不能突变，因此在试图把一个预定的电流加到电感上时，由于电感产生的反电动势使部件D不能输出预定的电流值，而出现部件D最高的输出电压(例如2V)，在这电压的作用下电感中的电流会逐步增加直到部件D预定的电流值，电感两端的电压会下降，最后这个电压会维持在所加的电流在电感内阻上产生的压降上。如果突然断开电流，由于电感的作用会产生一个很大的反电动势，在其两端出现一个反向电压。当部件B感知到这个特征后，可以改而使部件D输出一个三角波电流信号，当三角波的斜率

固定在某一数值时，根据公式(3)，在电感上将出现与电感量成正比的一个恒定电压 $u_L=L\frac{\mathrm{di}}{\mathrm{dt}},$ 这个电压在电流上升时为正值，在电流下降时为负值。根据电流变化的斜率和测量到的电压值u_L，可以得到电感的数值大小。根据开始判别时施加直流电流测得的电感内阻上产生的压降，可以知道它的内阻。

下面参考图2的流程图为例进一步说明本发明的工作过程。在起点，万用表得到输入端开路的信息后，微处理器会启动功能检测程序。首先，使功能部件A的快速模数转换器在一段时间内(例如10毫秒)连续测量输入端子1和2之间的电压，看是否有超出规定的门限值的电压出现。如前所说，设置门限值的目的，是为了防止在输入端开路时外界的干扰信号引起错误的功能判别。连续测量观察一段时间的目的是为了防止在有交流电压(例如50Hz)输入时，快速模数转换器正好只采样到了交流电压的过零点而误判为没有电压输入。

如果这时已经有超过门限值的电压加到输入端子1和2之间，经过微处理器判别，万用表将进入测量电压的程序。通常在开始测量时，部件A这个快速自动量程电压表会处在电压测量的最高量程，然后根据测得的峰值电压的大小调整到合适的量程。根据测量得到的数据，也很容易知道是否有交替出现不同极性的电压。

如果有交替出现不同极性的电压，那被测量的电压是交流电压。要快速模数转换器在交流电压的一个周期时间内取得足够数量的采样值，通过微处理器的处理很容易得到这个交流电压的峰值，真有效值，频率或周期的数据。这些测量结果，可根据需要选择全部显示或部分显示。显然，快速模数转换器的采样速率和微处理器的处理速度限制了可测量的交流电压的最大频宽。本发明采用快速模数转换器带来的另外一个优点时在测量波峰因素较高(峰值电压高而有效值小)的交变波形信号时，不会因为错误选择量程而造成很大的测量错误，这在通常的真有效值自动量程万用表上会出现。因为本发明的万用表是根据测量到的峰值电压来选择量程，测量的是真实完整的波形。而通常的真有效值万用表是根据电压的有效值来选择量程，会造成大的峰值电压被削顶而产生很大的误差。

如果没有交替出现不同极性的电压，那被测量的电压是直流电压，同时也已经知道了它的极性，通过部件B把电压的值和它的极性送到部件C显示器显示就可以完成整个测量。对于叠加有交流纹波的直流信号，会使快速自动量程电压表测量得到的数据出现波动，通常的处理是如同对交流信号的处理一样，计算一段时间内的真有效值作为最终测量的结果。对于由交流半波整流或全波整流得到的直流信号的测量，或者是单向脉冲信号的测量，都可以得到准确的数据。根据不同的需要，也可以另外计算出交流纹波的峰峰值或有效值并显示。

对于没有检测到超过规定门限值的电压的情况，万用表将进入对无源器件的测量功能状态。部件B的微处理器将控制部件D的辅助电源依次向输入端1注入不同的测试电流，例如0.01微安，1微安，1毫安。它的最大输出电压是例如2伏。

在电流源是0.01微安，1微安时，功能部件A将处在不经过衰减的高输入阻抗的直接输入状态，它的量程范围是例如±400.0毫伏。在电流源是1毫安时，部件A将进入经过衰减10倍的输入状态，它的量程范围是例如±4.000伏。

在每次注入不同的电流后，部件A都会连续测量输入端1和2之间的电压，并由部件B分辨电压是否出现随时间改变的情形。因为无论是电阻测量，还是二极管测量或者输入端开路，在一定电流的作用下都不会出现随时间而变化的电压，只有在输入端之间接有储能元件例如电容或电感才会出现这样的情况。因此，在一个固定的电流源突然加上到输入端1和2上后，可以根据出现的电压是否随时间改变来进行判别，把电感和电容的测量区分出来。如果不需要具备对电容和电感这类储能元件自动检测和测量的功能，这个判别环节可以省略。

如果输入端子间接有电感，由于电感内的电流不能突变，会首先出现一个高电压(相当于电流源最大输出电压的电压值)，经过一段时间的过渡过程后由于电感中的电流增长到了电流源预定的输出值，而使电压下降最终到达电流源所加电流在这电感的内阻上的压降值，这通常是一个较小的电压值，在+400毫伏以下。根据这一特点可以判别需要进行电感测量。进入电感测量程序后，电流源改而输出某一斜率的三角波，在输入端子1和2间会出现与电感量和驱动电流斜率相关的电压。按照测量得到的电压的大小改变斜率，可以实现对不同大小的电感自动选择不同的合适量程。

如果输入端子间接有经过放电后的电容，由于电容器上的电压不能突变，会出现一个从零开始随时间线性增长的电压。根据这一过渡过程特点可以判别需要进行电容测量。在进入电容测量程序后，改变电流源输出电流的大小可以改变电容器的充电速度，根据被测电容的大小选择适当的电流值可以实现自动量程选择。为了对被测电容实现多次连续的测量，在电容器上的电压充到某一数值(例如400毫伏)时，电流源会改而产生一个使电容器放电的动作，比如说使被测电容器短路或施加以反向电流。但测量电容前一定要先行放电，否则电容上如果有超过门限电压值的残留电压，会使万用表进入电压测量状态去测量这电压量而不是测量电容量。

如果没有检测到电压随时间改变，或者是不需要自动识别和测量电感和电容功能的场合，则万用表进入电阻和二极管等的测量程序。这时对于不同的辅助电源的电流，会出现以下情况：

表1不同测量电流下的响应

注1：如果需要使用万用表常见的通断测量报警功能，可以增加一个判断环节，即按照设定的报警门限值(例如小于30欧姆)和测量的结果判断是否要发出蜂鸣声。

注2：在二极管反向状态，所说的高阻抗可以是相当于开路，或者是由于各个二极管反向漏电流的不同，因而用较小的电流源可能测量到小于40MΩ的阻抗。这时应作如下处理：

a.如果在电流源在1毫安时，测量到电流源的最高输出电压(例如2V)，则应以测到的较小阻抗作为测量结果；

b.如果在电流源在1毫安时，测量到的电压低于电流源的最高输出电压，则应以这时测到的电压作为测量结果，因为它可能是一个击穿电压低于2V的齐纳二极管，例如1.2V的齐纳二极管。

注3：在二极管正向状态，所说的较高阻抗，较小阻抗，更小阻抗是相对而言的。根据二极管的正向特性，在通过电流较大时呈现的阻抗较小。这时应该按通常万用表测量二极管的方式，显示在1毫安电流下测量到的电压值。

根据上表1就可以判别是开路，还是测量电阻或测量二极管状态。

1.如果在测量电流为0.01微安和1微安的情况下，测量到的电压都超过这时功能部件A的最大量程(400mV)；而在测量电流为1毫安的情况下(这时功能部件A的最大量程为4V)，测到的电压接近电流源的最大输出(2V)，则认为输入端1和2之间为开路状态。接下来功能部件A将检测输入端3和2之间有无电压：

a.如有电压则转入到电流测量状态。根据欧姆定理和接在输入端子3和2的电流取样电阻的大小，对测量的结果进行处理，判别并显示是交流电流还是直流电流及它的数值大小；

b.如果测量到输入端子3和2的电压为零，则认为所有输入端都开路，使整个测量程序回到起点。

2.出现以下三种情况都属于电阻测量：

a.在电流源电流为0.01微安时测得电压小于400毫伏，而在1微安时电压超过了这时电压表的最大测量值(400毫伏)，在电流源电流为1毫安时测得电流源的最大输出2伏(这时电压表的测量范围已经改到最大4伏)，则选定0.01微安为测量电流，根据公式(1)可以得到被测电阻的数值，它在400千欧姆与40兆欧姆之间；

b.在电流源电流为0.01微安时测得电压小于4毫伏，而在1微安时测得电压小于400毫伏，在电流源电流为1毫安时测得电压大于400毫伏，则选定1微安为测量电流，可以得到被测电阻的数值，它在400欧姆与400千欧姆之间；

3.在电流源电流为0.01微安时测得电压小于基本为零，而在1微安时测得电压小于0.4毫伏，在电流源电流为1毫安时测得电压小于400毫伏，则选定1毫安为测量电流，可以得到被测电阻的数值，它是一个小于400欧姆的数值。为了提高读数的有效数字位数，这时也可以把功能部件A电压表改变到400毫伏量程。对于需要有通断测量报警功能的情况，可以再加入一个是否小于报警门限的判别环节。如果被测对象是二极管，则按照表1也可以把它与其它情况区分开来：

在二极管反向状态，一般会呈现一个高阻抗。所说的高阻抗可以是相当于开路，或者是由于各个二极管反向漏电流的不同，因而用较小的电流源可能测量到小于40MΩ的阻抗。这时应作如下处理：

a.如果在电流源在1毫安时，测量到电流源的最高输出电压(例如2V)，则应以在较小电流下测到的较小阻抗作为测量结果；

b.如果在电流源在1毫安时，测量到的电压低于电流源的最高输出电压，表示出现反向击穿，则应以这时测到的电压作为测量结果，因为它可能是一个击穿电压低于2V的齐纳二极管，例如1.2V的齐纳二极管。

在二极管正向状态，一般在不同电流源的作用下会呈现不同导通状态，表一所说的较高阻抗，较小阻抗，更小阻抗是相对而言的。根据二极管的正向特性，在通过电流较大时呈现的阻抗较小。这时应该按通常万用表测量二极管的方式，显示在1毫安电流下测量到的电压值。

在以上测量的过程中，一旦发现测量到异常的电压，则立即退回到初始状态，重新进行判别。

在上述发明的基础上，还可以实现只用一个按键来选择测量功能的数字万用表。也就是说只要加上一个功能选择键，按动这个键时在内部微处理器控制下退出自动功能选择状态，按照不同的测量功能调整内部的电子开关和辅助源，成为固定在某一测量功能状态上进行测量。通过一次次按动这功能选择键，可以变换和选择测量功能。例如：开机初始状态是自动功能选择状态，按动功能选择键时将进入电阻测量功能；再按一次进入交流电压测量功能；再按时依次进入直流电压测量，频率测量，二极管测量，通断测量，电容测量，电感测量，直流电流测量，交流电流测量，然后又回到电压、电阻和电流及其它测量的功能自动选择测量状态。附图3给出了它的原理方框图。

附图4表达了在上述发明的基础上，根据需要完全可以增加一些在普通数字万用表上常见的如数据保持，最大值，最小值显示，差值显示，和连接外部电脑的RS232通信功能等附加功能。

本说明书已经详细地描述和说明了本发明，但是，这都只是作为说明和实例，而不是要作为限定，本发明的精神和范围仅受限于权利要求书中所描述的。

Claims (6)

1.一种自动选择测量功能的数字万用表，包括被测对象输入端、模数转换电路、微处理器、分压网络及电子开关和显示器，其特征在于使用快速模数转换器经过分压网络连接到所述被测对象输入端，对输入端子间的电压进行快速测量；所述的快速模数转换器电路输出数据到分析处理的微处理器，微处理器控制电子开关切换分压网络，选择快速模数转换器测量的量程；所述的微处理器控制辅助程控电压或电流源连接到输入端的无源被测对象，根据快速模数转换器对输入端出现的电压变化情况的快速测量结果，选择对无源被测对象的测量方式和量程；所述快速模数转换器在输入端检测到外部电压时，微处理器根据快速模数转换器的输出数据自动判别是直流还是交流信号，并分析处理得出其测量结果，微处理器控制显示器显示测量的结果；所述的输入端没有测到外部电压时，由微处理器控制输出辅助程控电压或电流源到输入端子，并对输入端子间的电压变化情况，由快速模数转换器电路将测量的结果输入微处理器分析，判断出连接在输入端子间的被测对象是何种模拟量，并选择适当的辅助程控源作用到被测对象上，由微处理器对快速模数转换器测量的结果进行处理得出其测量结果。

2.根据权利要求1所述的自动选择测量功能的数字万用表，其特征在于所述的辅助程控电压或电流源在输入端为有源被测对象时，由微处理器控制的程控电压或电流源到输入端子的连接被切断；而所述的辅助程控电压或电流源在输入端为无源被测对象时，由微处理器控制的程控电压或电流源到输入端子的连接被接通。

3.根据权利要求2所述的自动选择测量功能的数字万用表，其特征在于所述的快速模数转换器电路和微处理器控制的程控电压或电流源共同作用选择多种模拟量测量并选择测量量程。

4.根据权利要求3所述的自动选择测量功能的数字万用表，其特征在于所述的无源模拟量对象测量时，程控电压或电流源输出一个试测电流，保持输入端为一个高输入阻抗的电路。

5.根据权利要求1所述的自动选择测量功能的数字万用表，其特征在于设置一个选择按键连接微处理器，按动该按键退出自动选择测量功能，转为按一次按键转换一种测量功能。

6.根据权利要求1所述的自动选择测量功能的数字万用表，其特征在于所述的微处理器对测量数据进行储存，用于显示输入信号随时间变化的波形图。

Images