真相在此 数字万用表测电阻工作原理揭秘

使用万用表测电阻对很多工程师而言是再熟悉不过的日常工作，其中，数字万用表凭借着优秀的测量速度和精度，尤其受到工程师们的青睐。在今天的文章中，我们将会就数字万用表测电阻原理进行简要分析和介绍。

无论是什么型号的数字万用表，在进行电阻的测量时，其本身所主要运用到的是运算放大器反向输入运算公式，该公式可以记为：

在这一运算放大器反向输入运算公式中，参数Rf与Uo成正比，将RX作为Rf，则输出U0就与RX成正比。如下图所示，这一数字万用表测电阻的电路系统，由两个高精度的运算放大器组成。

图为数字万用表测电阻示意图

从上图中我们可以看到，在数字万用表的电路系统中，IC1组成放大倍数等于1的电压跟随器，R1-VD1稳压管得到一个0.1V左右的稳定电压，由多圈电位器RP1调整，使IC1输出精确的+0.100V的直流电压Uo1（Vn）。IC2组成反相比例运算电路，开关S1档位选择开关接R3（1KΩ），输出电压可以通过下式计算为：

该公式就是数字万用表进行电阻数值精准测量的基础关键所在。在利用该公式进行输出电压的计算过程中，当RX=R3=1K时，则输出电压Uo为-0.100V。当参数RX=2K时，Uo=-0.200V。对于后面的显示电路处理就比较简单，只要完成将运放输出值改变符号、放大10倍、将单位改成“KΩ”就行。在测较大电阻时，将开关S1换到R4（100KΩ），则输出电压可通过下式计算为：

因此，综上所述，在这种数字万用表的电路系统中，只要接入不同的输入电阻，就可测量不同范围电阻值的电阻。

那么，数字万用表测电阻的测量精度是如何做到有效提升的呢？答案很简单，那就是通过在测量范围内保持线性的方式，提高数字万用表的测量精度，这种保持线性的公式记为：

在该公式的运算中，只要参数U0不超过V_CC，则输出就一定保持线性状态。也就是说，被测电阻越大，输出电压越大;被测电阻越小，输出电压越小。由于作为输入电阻的Ri是仪表内部的高精度电阻，所以输出精度也会很高，所以数字万用表在电阻测量的精确度上比指针式万用表大大提高了等级。

而数字万用表测电阻之所以非常精准，还有一个重要的原因是，其本身具有测量保护功能。我们假设RX>R3，那么输出电压将大于0.1V，如Ri=R3=1K，当RX=20K时，U01=2V。当RX更大时，输出电压也更大。因此，为了保护数字电压表，数字万用表的电路系统中由VD2、VD3及VD4、VD5、R5组成的限压保护电路，使输出电压不超过2.2V。其中VD4、VD5为稳压管，稳压值为1.5V，VD2、VD3为二极管，正向导通电压为0.7V左右。如上文中所展示的数字万用表系统电路图所示，VD4、VD5在该系统中为反相串联，保护电压为±5V，VD2、VD3为反向并联，保护电压为0.7V，R5功能为提供保护电流通道。所以数字万用表给每个档位确定了量限，超过量限，电路自动保护，显示电路则出现超量限标志如“1.”、“OL”等。