万用表是电子爱好者必备的工具，但介绍其原理和维修的资料不多，本文以初学者使用较多的MF50型指针式万用表为例，着重讲述其电路部分的原理与检修。
一、结构
万用表主要由三部分组成：表头、测量电路和转换装置。
表头是一只直流微安表，它是万用表的核心，万用表的很多重要性能，如灵敏度、准确度等级、阻尼及指针回零等大都取决于表头的性能。表头的灵敏度是以满刻度时的测量电流来衡量的，此电流又称满偏电流，表头的满偏电流越小，灵敏度就越高。一般万用表表头的灵敏度大多在10～100μA范围内。MF50型万用表表头的灵敏度是83.3μA。
测量电路的作用是把被测的电量转化为适合于表头要求的满偏电流以内。对MF50型万用表来说，在通过测量电路转化之后，应该使通过表头的电流限定在83.3μA以内。测量电路一般包括分流电路、分压电路和整流电路等。分流电路的作用是把被测量的大电流通过分流电阻变成表头所需的微小电流；分压电路是将被测高电压通过分压电阻分压变换成表头所需的低压；整流电路将被测的交流通过二极管整流变成表头所需的直流。
万用表的各种测量种类及量程的选择是靠转换装置来实现的，其主要部件是转换开关。转换开关的好坏直接影响万用表的使用效果，好的转换开关应转动灵活、手感好、旋转定位准确、触点接触可靠等，这也是选购万用表时应重点检查的一个项目。
二、工作原理
1.直流电流的测量
由于表头最大只能流过83.3μA的直流电流，为了能测量较大的电流，一般采用并联电阻分流法，使多余的电流从并联的电阻中流过，而通过表头的电流保持在83.3μA以内。并联的电阻越小，可测量的电流就越大。其多量程的测量，是通过转换开关及不同的插孔来改变分流电阻的大小而实现的。图1就是MF50型万用表直流电流挡的电原理图。
图1 MF50型万用表测量直流电流的电原理图
图2 MF50型万用表测量直流电压的电原理图
图3 MF50型万用表测量交流电压的电原理图
图4 MF50型万用表测量电阻的电原理图
从图中可看出，当使用2.5A量程时，电流主要流过0.3Ω电阻，只有不超过83.3μA的电流经2.7Ω、27Ω、270Ω……510Ω、1000Ω等流过微安表头；当使用250mA量程时，电流主要流过0.3Ω、2.7Ω电阻等。
图中和表头相并联的两个二极管为保护表头所装，平时不起作用。图中电容主要起阻尼作用，也起一定的保护作用，如将其增大，则指针转动会变慢。1000Ω可调电阻是用来校正读数偏差的，即校准用。
图1所示电原理图是MF50型万用表的核心电路，也是MF50型万用表的等效表头。图中任何一个电阻或电位器有变值或短路、断路、接触不良等故障，将影响万用表所有量程的测量。误测烧表也多是烧坏的这一部分。故应弄清每个元件在表内的实际位置，以便损坏时检查维修，特别是2.7、27、270和2000这几个电阻与电位器。
2.直流电压的测量
我们知道在直流电路中，电流、电阻、电压是密不可分的，既然表头可流过电流使指针偏转，而表头自身又有一定的电阻，所以万用表的表头实际上也是一只直流电压表（U=IR），只不过测量范围很小，一般只有零点几伏。实际电路中，万用表是通过串联电阻分压来达到扩大量程的目的的。所串联电阻越大，则可测量的电压就越高，电压档不同的量程就是通过转换开关获得不同的分压电阻来实现的。图2就是MF50型万用表直流电压档的电原理图。
3.交流电压的测量
由于表头只能流过直流电，因此测量交流时还需要一个整流电路。万用表中一般采用二极管半波整流的形式将交流变为直流。在图3 MF50型万用表交流电压挡的电原理图中，当被测交流电处于正半周时，电流经分压电阻（如50V时的36.1k＋160k）及整流二极管V2流经等效表头，表针偏转；而在被测交流电的负半周，电流直接从二极管V1流过分压电阻，而不经过表头。
由图中可看出，调节650Ω电位器即可调节交流电压挡的读数偏差。
4.电阻的测量
万用表电阻的测量是依据欧姆定律进行的。利用通过被测电阻的电流及其两端的电压来反映被测电阻的大小，使电路中的电流大小取决于被测电阻的大小即流经表头的电流由被测电阻所决定，此电流反映在表盘上，通过欧姆标度尺即为被测电阻的阻值。
图5 MF50型万用表的整机电原理图
图4是MF50型万用表测量电阻的电原理图。
由图中可知，当用R×1、R×10、和R×100三个量程时万用表的等效表头实际上是取9Ω、100Ω、1.1kΩ三个电阻两端的电压为测量对象的。以R×10量程为例，当被测电阻阻值较大时，电路中电流较小，则100Ω电阻两端的电压也较低，通过7.78kΩ电阻流过等效表头的电流也不大，指针偏转角度小；反之，当被测电阻较小时，电路中电流较大，如调零时的短接，此时1.5V电压全部加在100Ω电阻上，再通过7.78kΩ电阻也加在了等效表头两端，使表头中电流最大，指针停在了欧姆标度尺的零位。很明显，调节2000Ω电位器可改变流经表头的电流大小，此2000Ω电位器就是欧姆挡的调零电阻。当用R×1k和R×10k挡时流过被测电阻的电流也全部流经等效表头，只不过R×10k挡用的是15V电源（有些生产厂家将15V电源改为9V，相应电阻阻值也有所改变，但电路结构没变）。
5.hFE的测量
MF50型万用表对三极管hFE的测量除利用了三极管基本放大电路外，基本原理同电阻的测量相同。
由于MF50型万用表在面板上将e b c 三个插孔排在一条线上，在实际使用中，当三极管的引脚排列顺序与之不相同时，测量三极管的hFE就显得不太方便。
将以上各测量电路结合在一起，即是MF50型万用表的整机电原理图。如图5所示。
三、MF50型万用表的检修
由工作原理可知，万用表100μA挡即等效表头是其电路的核心，其余各量程只不过是通过转换开关并或串电阻等组成。如果等效表头部分出故障，则影响所有量程，而其余部分出故障只是影响个别量程。所以对MF50型万用表的检修，首先应确定是所有量程指示不对还是个别量程指示不对，从而确定故障范围。
1.电流档并联电阻的检测方法
不需打开后盖，只需将另一正常万用表拨至R×100电阻挡并调零，被测万用表拨至2.5mA挡，将两表的表笔交叉对接，即黑接红、红接黑，此时正常万用表的读数应是300Ω；同样，正常表拨至R×10挡，被测表拨至25mA挡，正常表读数应是30Ω，如此可快速检测270Ω、27Ω、2.7Ω及0.3Ω电阻是否正常。
2.万用表读数不准，各量程和其它表测量相比均偏大或偏小
此故障在等效表头部分，如偏差不大，可通过调节1000Ω校准电阻来改变。业余条件下可通过测量不同的电池电压来调节，具体方法是：和一读数准确的万用表测同一电池，如万用表内15V、1.5V电池，调节1000Ω校准电阻，使其两表读数一致。如偏差较大调1000Ω校准电阻达不到所需精度，这除了表头故障外，就应重点检查和表头并联的那几个电阻或电位器的阻值是否准确，接触是否良好，有无虚焊等。注意：一般情况下，不要贸然去调1000Ω校准电阻，应先查找其它原因，以免调节不当。
3.电阻挡不能调零
一般有两种情况，一是指针达不到零位，这主要是电池老化，需要换新，或串联电阻阻值变大，转换开关接触不良等。另一种是指针超过零位并明显向右猛偏，此时直流电压档测量读数偏大1.2倍，如 1.5V 变为 1.8V等，这一般是 0.3Ω、2.7Ω、27Ω……与2000Ω调零电位器中间某电阻烧断、线路虚焊或电位器接触不良等造成的，应重点检查2.7Ω、27Ω和270Ω这三个电阻。如果是由于用电流挡测高电压大电流造成烧表后引起这种现象，更应重点检查上述三个电阻。
例：某MF50型万用表电阻档不能调零，且在表笔短接时指针超过零位；用直流2.5V量程测1.5V电池读数稍偏大，最后查为270Ω电阻变值为1kΩ。
4.在调零过程中，指针跳跃不稳检查调零电位器接触是否良好。
5.直流电压各挡均无指示
此现象说明表头中无电流流过，如电阻挡正常，应检查直流电压挡独立的电路，如电阻挡也不正常，则应先检查100μA挡是否正常，若不正常则应检查相应电路。
万用表的表头是一套相当精密的机械装置，它不像电器部分，可方便地行拆焊修理，没有特殊需要一般不要轻易打开，实际使用中，如果没有强烈撞击，像跌落等，表头是不易损坏的。
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