一、数字万用表电压、电流、电阻、电容、频率、电池、二极管等测量方法

 数字万用表可用来测量直流和交流电压、直流和交流电流、电阻、电容、频率、电池、二极管等等。整机电路设计以大规模集成电路双积分A/D转换器为核心，并配以全过程过载保护电路，使之成为一台性能优越的工具仪表，是电工的必备工具之一。

1、操作前注意事项

    （1）将ON-OFF开关置于ON位置，检查9V电池，如果电池电压不足，或“BAT”将显示在显示器上，这时，则应更换电池，如果没有出现则按以下步骤进行。

    （2）测试前，功能开关应放置于所需量程上，同时要注意指针的位置，如下图所示：

（3）同时要特别注意的是，测量过程中，若需要换挡或换插针位置时，必须将两支表笔从测量物体上移开，再进行换挡和换插针位置。

2、电压档的使用与注意事项

    测电压时，必须把黑表笔插于COM孔，红表笔插于V孔，如下图红色框所示。

若测直流电压，则将指针打到如下图所示直流档位： 

  

若测交流电压，则将指针打到如下图所示交流电压档位：

（1）如果不知道被测电压范围，将功能开关置于大量程并逐渐降低量程（不能在测量中改变量程）；

    （2）如果显示“1”，表示过量程，功能开关应置于更高的量程；

    （3） △!表示不要输入高于万用表要求的电压，显示更高的电压值是可能的，但有损坏内部线路的危险；

    （4）当测高压时，应特别注意避免触电；

    （5）数字表电压档的内阻很大，至少在兆欧级，对被测电路影响很小。但极高的输出阻抗使其易受感应电压的影响，在一些电磁干扰比较强的场合测出的数据可能是虚的。要注意到避免外界磁场对万用表的影响（比如有大功率用电器件在使用时）；

    （6）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、电容档的测量与注意事项

    电容容量的测量方法：

    如下图方框所示，将指针打到电容档（F档）。

在数字万用表的档位左下方有两个孔，上面写的是Cx，把需要测的电容原件插到里面就可以测了，要是有极性的电容要注意正负极。

    电容（或电容量，Capacitance）指的是在给定电位差下的电荷储藏量；记为C，国际单位是法拉（F），表征电容器容纳电荷本领的物理量。

    如何判断电容的好坏？

    用指针式万用表欧姆档（档位随电容量调节），先对电容放电，然后两表笔触碰电容两引脚，此时表指针会快速摆动并迅速回到起始位置，反过来再触碰指针会摆到更远位置并快速回头到原来位置。如指针摆动了回不到原来位置那电容就是漏电了（大容量电解电容有轻微漏电是正常的）。如指针不动那就是电容断路了（容量太小如几PF测不出来，我用10K档最小能测到3N3，4N7等容量的小电容）。

    测电容是否漏电的方法：

    对一千微法以上的电容，可先用R×10Ω档将其快速充电，并初步估测电容容量，然后改到R×1kΩ档继续测一会儿，这时指针不应回返，而应停在或十分接近∞处，否则就是有漏电现象。对一些几十微法以下的定时或振荡电容（比如彩电开关电源的振荡电容），对其漏电特性要求非常高，只要稍有漏电就不能用，这时可在R×1kΩ档充完电后再改用R×10kΩ档继续测量，同样表针应停在∞处而不应回返。

4、电流档的使用与注意事项

    如下图方框所示，万用表电流档分为交流档与直流档两个，当测量电流时，必须将万用表指针打到相应的档位上才能进行测量。

交流档

直流档

    在测量电流时，若使用mA档进行测量，须把万用表黑表笔插在COM孔上，把红表笔插在mA档上，如下图方框所示：

 

  若使用10A档进行测量，则黑表笔不变，仍插在COM孔上，而把红表笔拔出插到10A孔上，如下图方框所示：

   电流测量注意事项：

    （1）如果使用前不知道被测电流范围，将功能开关置于最大量程并逐渐降低量程（不能在测量中改变量程）；

    （2）如果显示器只显示“1”，表示过量程，功能开关应置于更高量程；

    （3）表笔插孔上表示最大输入电流为10A，测量过大的电流将会烧坏保险丝。

5、二极管档的使用与注意事项

    将万用表指针打到如下图方框所示二极管档，黑表笔插于COM孔，红表笔插于V孔。此档位除了可测量二极管外，还可用于测量三极管、编码开关、线路是否连通等。

   下面以三极管和电位器来进行举例说明。

1、三极管的结构

    三极管的基本结构是两个反向连结的PN接面，也可简单地看做是两个二极管的相接，如下图所示，可有PNP和NPN两种组合。

三个接出来的端点依序称为射极（emitter, E）、基极（base, B）和集极（collector, C）

2、三极管的测量测量方法

    将万用表调到二极管档位。这一档显示的是被测二极管两端的电压降。判断三极管的类型和极性时。将表笔接三极管的任意两脚，如果示值在700（单位毫伏）左右，表示是硅三极管。如果显示值在200左右，就是锗三极管。如果没有显示（开路状态显示1），则需要调换红黑表笔测试。此外还可以判断三极管的类型：红表笔接一脚（基极），另两脚分别接黑表笔都导通（显示数值），说明是NPN型三极管。若是黑表笔接一脚（基极），另两脚分别接红表笔都导通（显示数值），说明是PNP型三极管。至于发射极和集电极的判断还要用其他方法。

    同时，通过电阻档，根据三极管放大倍数和内阻大小，也可判断三极管是NPN型还是PNP型。

3、判断三极管好坏

    将表笔接三极管的任意两脚，如果没有显示（开路状态显示1）或蜂鸣器响，调换红黑表笔再进行测试，结果一样的，则可断定三极管是坏的。

6、电阻档的使用与注意事项

    将万用表指针打到如下图方框所示电阻档，黑表笔插于COM孔，红表笔插于V孔，再对被测电阻阻值进行测量。

  电阻测量注意事项：

    （1）如果被测电阻值超出所选择量程的最大值，将显示过量程“1”，应选择更高的量程，对于大于1 MΩ或更高的电阻，要几秒钟后读数才能稳定，对于高阻值读数这是正常的；

    （2）当无输入时，如开路情况，显示为“1”；

    （3）当检查内部线路阻抗时，要保证被测线路所有电源断电，所有电容放电；

    （4）200MΩ短路时约有四个字，测量时应从读数中减去，如测l00MΩ电阻时，显示为101.0，第四个字应被减去；

    （5）可用电阻档粗略检测电容的好坏，用红表笔接电容器正极，黑表笔接电容器负极，万用表的基准电源将通过基准电阻对电容器充电，正常时万用表显示的充电电压将从一低值开始逐渐升高，直至显示溢出。如果充电开始即显示溢出“1”，说明电容器开路，如果始终显示为固定阻值或“000”，说明电容器漏电或短路；

    （6）检查电路通断时，测量时只要没有听到蜂鸣声，即可判断电路不通；

    （7）测量小阻值电阻时，应先将两表笔短路，读出表笔连线的自身电阻（一般为0.2～0.3欧），以对被测阻值作出修正；

    （8）电阻档有过电压保护功能，瞬间误测规定范围内的电压不会造成损坏。例如，DT-830型数字式万用表电阻档最大允许输入电压（直流或交流峰值）为250伏，这是误用电阻档测量电压时仪表的安全值，但不可带电（如电池、人体等等）测量电阻，这样会导致万用表电阻精度下降，甚至损坏。

7、hFE档的使用与注意事项

    此档位主要是用于测三极管的放大倍数β值，在测量之前，须先确定三极管是PNP型或NPN型，同时确定各脚极性。

万用表使用的其他注意事项

    （1）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。

    （2）在测量某一电量时，不能在测量的同时换档，尤其是在测量高电压或大电流时，更应注意。否则，会使万用表毁坏。如需换挡，应先断开表笔，换挡后再去测量。

数字万用表保养注意事项

    数字万用表是一种精密电子仪表，不要随意更改线路，并注意以下几点：

• 不要超量程使用；

• 在电池没有装好或后盖没有上紧时，请不要使用万用表；

• 只有在测试表笔从万用表移开并切断电源后，才能更换电池和保险丝。电池更换：注意9V电池的使用情况，如果需要更换电池，打开后盖螺丝，用同一型号电池更换，更换保险丝时，请使用相同型号的保险丝；

• 万用表使用完毕，应将转换开关置于“OFF”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它器件。

  

二、如何将高频噪声从信号中滤除掉？

说一下将高频噪声从信号中滤除的有效方法。

我们经常会在模拟电路中用到滤波器，比如音频信号、心电图信号、传感器等等信号中滤除不想要的信号频段。相对来说，数字信号对噪声的容忍度会高一些，但有时在应用中我们也希望在信号链的某个点滤除不需要的数字波形。

你可能想知道为什么需要某种特殊滤波器来处理数字信号。与对模拟波形进行低通滤波相比，对数字波形进行低通滤波有何不同？

首先，我们先来了解一下傅里叶变换。在频域中，你看到的数字波形实际上并不是数字波形。它是一长串（理论上是无限的）具有不同频率和不同振幅的正弦曲线的组合。当这些正弦波完全对齐时，结果就是一个正常的方形（或矩形）波形。然而，当它们没有对齐时，你最终会得到一个扭曲的块状东西，它不是真正的方波，也不是正弦波。

举一个例子。下面的电路是一个四阶巴特沃斯低通滤波器：

下面是它的频率响应曲线 

如果我使用此电路过滤 10 kHz方波，结果如下： 

这里的问题是巴特沃斯滤波器没有线性相位响应—换句话说，相移以不同频率经历不同时间延迟的方式变化。因此，方波中的频率分量在通过滤波器时不会保持对齐，最终结果是我们在上升沿/下降沿看到的过冲/下冲。

上图中出现的过冲并不可怕，但波形的整体外观随着周期的减小而恶化比较严重：

另请注意，随着滤波器阶数的增加，振铃会变得更严重。

我们可以使用贝塞尔滤波器来解决上面这个问题。贝塞尔电路本身与巴特沃斯电路或切比雪夫电路没有什么不同。只是部分元器件的值发生了改变。

贝塞尔滤波器针对线性相位响应进行了优化，这使其非常适合最大限度地减少数字信号中的振铃，过冲。我们要记住这种变化的真正原因：非线性相位响应，它会在波形之间产生时间分离构成方波的傅里叶频率。

下面的电路和前面的电路一样有四个极点，和相同的截止频率。然而不同的是元器件选用了不同的值来创建贝塞尔响应而不是巴特沃斯响应。

下面是波特图

下图包括巴特沃斯和贝塞尔滤波器的时域波形；你可以看到贝塞尔滤波器大大减少了失真。

这里说了数字信号低通滤波的概念，没有线性相位响应的滤波器产生的不良影响。引入了贝塞尔滤波器，它针对线性相位响应进行了优化，并且可以显然减小时域波形中的振铃。 

三、PNP晶体管的工作原理和结构构造图解

 PNP晶体管可以定义为：一个N型材料掺杂有两个P型材料，例如类型的晶体管被称为PNP晶体管。它是一种电流控制设备。少量的基极电流同时控制了发射极和集电极电流。PNP晶体管有两个背对背连接的晶体二极管。二极管的左侧称为发射极-基极二极管，二极管的右侧称为集电极-基极二极管。

    空穴中的电流由PNP晶体管的大部分载流子组成。晶体管内部的电流是由空穴的运动产生的，而晶体管引线中的电流是由电子的流动产生的。当小电流流过PNP晶体管的基极时，它会导通。PNP晶体管中的电流从发射极流向集电极。

    PNP三极管的字母表示三极管的发射极、集电极和基极所需的电压。PNP晶体管的基极相对于发射极和集电极始终为负。在PNP晶体管中，电子取自基极端子。进入基极的电流被放大到集电极端。

PNP晶体管的工作原理

    由于发射极推动基区中的空穴，发射极-基极结以正向偏置连接。这些空穴构成发射极电流。当这些电子进入N型半导体材料或基体时，它们会与电子结合。晶体管的基极很薄，掺杂很轻。因此，只有少数空穴与电子结合，其余的空穴向集电极空间电荷层移动。因此产生基极电流。

反向偏置用于连接集电极-基极区。当耗尽区暴露于负极性时，集电极收集或吸引在耗尽区周围聚集的空穴。由此产生集电极电流。集电极电流IC允许整个发射极电流通过。

PNP晶体管的结构构造

    PNP晶体管的结构如下图所示。发射极-基极结正向偏置连接，集电极-基极结反向偏置连接。连接在正向偏置中的发射极将电子吸引到电池，从而构成从发射极流向集电极的电流。

晶体管的基极相对于集电极总是保持正电，这样来自集电极结的空穴就不能进入基极。并且基极-发射极保持在前方，因此来自发射极区的空穴进入基极，然后穿过耗尽区进入集电极区。在晶体管的三个部分中发现掺杂半导体。一侧是发射极，另一侧是集电极。基地是指中间的区域。下面详细描述晶体管的三个组件。

发射极

    发射极的工作是为接收器提供电荷载流子。与基极相比，发射极总是正向偏置以提供大量电荷载流子。

基极

    晶体管的基极是中间的部分，在发射极和集电极之间形成两个PN结。基极-发射极结正向偏置，使发射极电路具有低电阻。由于基极-集电极结的反向偏置，集电极电路具有高电阻。

集电极

    集电极是发射极对面收集电荷的部分。在收集时，收集器总是偏向相反的方向。晶体管相当于两个二极管，因为它有两个PN结。发射极-基极二极管或发射极二极管是发射极和基极之间结的名称。集电极和基极之间的结称为集电极-基极二极管或集电极二极管。

PNP晶体管的表示符号

    PNP晶体管由字母PNP表示。在下图中，描绘了PNP晶体管的符号。在PNP晶体管中，电流从发射极流向集电极，如向内箭头所示。

 

PNP晶体管的常规应用

• 放大电路利用了它们。

• 在嵌入式项目中，晶体管用作开关，并且由于快速开关，它们也用于生成PWM信号。

• 多晶体管配置，对电路的使用。

• 在电动机中，PNP晶体管用于控制电流。

• 在配对电路中，PNP晶体管用于同时产生有争议的功率。

 

四、485隔离电路对比

几种实现485隔离的方案

RS485总线是一种使用平衡发送，差分接收实现通讯的通用串口通信总线，由于其具有抗共模干扰能力强、成本低、抗噪能力强、传输距离远、传输速率高、可连接多达256个收发器等优点，广泛应用于工业智能仪表，通讯设备等各个领域。

RS485电路可以分为非隔离型和隔离型。隔离型电路是在非隔离型电路的基础上增加隔离性能，使得电路具有更强的抗干扰性和系统稳定性。下面主要围绕隔离型485电路进行简单介绍。

1．什么情况需要485隔离

•  当485通信接口外部节点连接高压时，极易损坏后端电路，甚至可能会在使用端产生触电；

•  当485通信节点距离太远时，每个节点的参考地都接于本地的大地，当两端大地之间存在较大的压差时，地电势会以共模电压的方式叠加在信号线上，从而有可能超出端口可承受的共模电压范围，影响正常通信，甚至会损坏后端电路

•  当距离较远的485通信节点之间的地平面利用线缆进行连接时（如485屏蔽电缆），地线会和大地形成地环路，该环路会耦合外部共模噪声，并产生地环路电流，可能会导致整个电路系统失效。

2．实现485隔离的具体方案

为了避免上述情况发生，我们可以使用485隔离电路以实现。下面介绍几种常用485电路隔离方案。

•  利用光耦隔离实现485隔离

最早的隔离器件为光耦隔离器。在基于CMOS的数字隔离器开发成功以前，市面上所有的隔离器件均为光耦隔离器件。下图为使用传统三个光耦隔离器实现的485隔离电路。

图1 基于光耦隔离的485隔离电路

•  利用光耦+数字隔离实现485电路隔离

由于普通的光耦隔离芯片只能适用于通讯速率较低的情况，那么在高速信号传输电路中，485使能信号可继续使用光耦隔离器件对进行隔离，而数据信号通路则可使用高速数字隔离芯片NSi8121N1实现。相较于传统光耦电路，系统传输速率提高，且降低了系统复杂度。下图为利用光耦隔离和数字隔离共同实现的485隔离电路

图2 基于光耦隔离和数字隔离的485隔离电路

•  利用数字隔离器实现485电路隔离

只要有光耦隔离存在，就会有使用寿命短、抗共模能力弱、功耗高等缺点，仍极大的限制电路使用场景，而隔离电路全部使用数字隔离器能很好的避免这些问题。下面是使用NSi8131N1芯片实现的485隔离电路。 

图3 基于数字隔离的485隔离电路 

图4 集成式485隔离电路

3．几种485隔离电路对比

下面是针对上述几种485隔离方案的各项指标对比

•  利用NOVOSENSE 集成隔离485芯片实现485电路隔离

相较于上述三种利用复杂外围电路实现485电路隔离的方案，NSi8308x系列芯片仅需单颗芯片即可实现485隔离，并且提高了系统的可靠性，稳定性。

隔离型485芯片，内部集成了一个三通道电容隔离及一个485收发器，其中NSi83085用于半双工485隔离，最高可达500kbps通信速率，同时具有低摆率的特点，能够减少EMI辐射以及由于终端匹配不当引起的反射；NSi83086用于全双工485隔离，最高可达16Mbps通信速率，可极大的减小系统PCB面积，简化系统方案设计，提高系统的可靠性。NSi8308x的总线接口具有±16kV的系统级接触放电ESD保护能力。具有失效保护电路，当接收器输入开路、短路或者总线空闲时，接收器将输出逻辑高电平。接收器的输入阻抗为1/8单位负载，允许多达256个收发器挂在总线上。输出驱动器提供了超大输出电压摆幅，从而保证了更高的噪声容限。

图5 几种485隔离电路面积对比

表1 几种485隔离电路性能对比

4．485 EMC保护电路

虽然隔离能有效抑制高共模电压，但总线上还可能存在浪涌、雷击及短路等问题存在，所以在EMC等级要求比较高的系统中，需要在总线上再采取一定的保护措施。NSi8308x的总线接口具有±16kV的系统级接触放电ESD保护能力。跨越隔离带的浪涌能力能够达到+-8kV。具有失效保护电路，当接收器输入开路、短路或者总线空闲时，接收器将输出逻辑高电平。如果有更高的EMC保护需求，也可以通过增加外围电路来提高。给你介绍一种以NSi83085为例实现更高的 485EMC保护电路的方法。下图以NSi83085为例介绍一种实现485 EMC保护电路的方法。

图6  485 EMC保护电路

NSi8308x具有内部失效保护电路，当接收器输入开路或短路、或者挂在终端匹配总线上的所有发送器都禁用时，接收器将输出逻辑高电平；此外，/RE及DE引脚有内置下拉电阻，D引脚有内置上拉电阻。因此，在所有输入引脚及总线上无需加任何上下拉电阻即可保证发送、接收状态确定。在A、B总线之间加一个120Ω电阻用以终端阻抗匹配，只有通讯距离较长的系统中的第一个节点和最后一个节点才会加这个匹配电阻。       whaosoft aiot http://143ai.com

当外部瞬态大电压/电流信号（如雷击）感应到A、B线上时，先经过保险丝，防止当RS-485总线与电源线搭短路时烧掉后续电路；然后用气体放电管（GDT）进行初级防护，将高压信号降低到1kV以下，通常GDT可以承受10kA(8x20us)浪涌冲击；然后TVS作为二级保护，将总线电平钳制到7.5V以下。由于GDT响应时间较长，在一级防护和二级防护之间需再加TBU器件，以限制GDT未响应时会有过流信号烧坏TVS管。通常，对于4kV以下过电压，可以省去初级保护GDT，单用TVS就能实现浪涌保护的要求。

5．总结

隔离型485电路可有效将系统中高压区域与安全区域隔离，以保证设备及人身安全；并断开长距离传输信号的地回路，以避免地环路和共模信号的影响，因而越来越多的应用于485系统中。