1.1 数字万用表的性能特点

数字万用表亦称数字多用表，简称DMM（Digital Multimeter），它是在数字电压表（Digital Voltmeter，DVM）的基础上扩展而成的。

数字万用表具有以下十大特点。

1.显示清晰直观，读数准确

为了提高观察的清晰度，新型便携式数字万用表（HDMM）已普遍采用字高大于26mm（约1in）的大屏幕LCD。有些数字万用表还增加了背光源，以便于夜间观察读数。为提高显示亮度，台式数字万用表大多选用LED数码管或荧光数码管（VFD）。

新型数字万用表还增加了标识符显示功能，包括测量项目符号（如AC、DC、hFE、LOΩ、LOGIC、MEM），单位符号（如mV、V、kV、μA、mA、A、Ω、kΩ、MΩ、ns、Hz、kHz、MHz、pF、nF、μF、℃、℉），特殊符号（如低电压指示符号“LO BAT”、读数保持符号“HOLD”或“DH”、峰值保持符号“PEAK HOLD”或“PH”、自动量程符号AUTO、10倍乘符号×10、蜂鸣器符号等）。有些数字万用表还在液晶显示器的小数点下面设置了量程标识符，例如当小数点下边显示200时，就表明所对应的量程为200，依此类推。

为解决数字万用表不能反映被测电压的连续变化过程以及变化趋势这一难题，一种“数字/模拟条图”仪表也已问世。这里讲的“模拟条图”有双重含义：第一，被测量为连续变化的模拟量；第二，利用条状图形来模拟被测量的大小及变化趋势。这类仪表将数字显示与高分辨率模拟条图显示集于一身，兼有数字万用表与指针万用表的优点，为数字万用表完全取代指针万用表创造了条件。

智能数字万用表带微处理器与标准接口，可配计算机和打印机进行数据处理或自动打印，构成完整的测试系统。

2.显示位数

数字万用表的显示位数通常为位～位。具体地讲，有位、位、位、位、位、位、位、位、位共9种。判定数字万用表的位数有两条原则：第一，能显示从0～9所有数字的位是整数值；第二，分数位的数值是以最大显示值中最高位的数字为分子，用满量程时最高位的数字做分母。例如某数字万用表的最大显示值为±1999，满量程计数值为2000，这表明该仪表有3个整数位，而分数值的分子为1，分母是2，故称为位，读作三位半，其最高位只能显示0或1。

需要指出的是目前有些新型智能数字万用表的显示位数比较特殊。例如，VC8145A型台式智能数字万用表的满量程值为33000，MS8050型台式智能数字万用表的满量程值为53000，就很难将其归入哪一种显示位数。这种情况下，通常只给出满量程值。

3.准确度高

准确度是测量结果中系统误差与随机误差的综合。它表示测量结果与真值的一致程度，也反映了测量误差的大小，准确度愈高，测量误差愈小。测量的绝对误差有以下三种表达式：

式（1-1-1）中，RDG为读数值（即显示值），FS表示满量程值。括号中第一项代表A/D转换器和功能转换器（如分压器）的综合误差，第二项是数字化处理所带来的误差。式（1-1-2）中，n是量化误差反映在末位数字上的变化量。若把n个字的误差折合成满量程的百分数，则变成式（1-1-1）。因此，上述二式是完全等价的。式（1-1-3）比较特殊，第三项通常表示由热电势引起的测量误差。

数字万用表的准确度远优于指针万用表，例如位、位便携式数字万用表的准确度分别可达±0.5%、±0.1%。

4.分辨力高

数字万用表在最低电压量程上末位1个字所代表的电压值，称做仪表的分辨力，它反映了仪表灵敏度的高低。分辨力随显示位数的增加而提高。例如3½位、4½位、8½位数字万用表的最高分辨力分别为100μV、10μV、1nV。数字万用表的分辨力指标亦可用分辨率来表示。分辨率是指所能显示的最小数字（零除外）与最大数字的百分比。例如，3½位数字万用表的分辨率为1/1999≈0.05%。

5.测试功能强

数字万用表不仅可以测量直流电压（DCV）、交流电压（ACV）、直流电流（DCA）、交流电流（ACA）、电阻（Ω）、二极管正向压降（UF）、晶体管共发射极电流放大系数（hFE），还能测量电容（C）、电导（G）、温度（T）和频率（f），而且利用蜂鸣器挡（BZ）还可检查线路的通/断。VC9805A+、VC9808、MS8201H型数字万用表增加了电感挡。有的仪表还有信号发生器挡及AC/DC自动转换功能。

新型数字万用表大多增加了下述测试功能：读数保持（HOLD）、逻辑测试（LOGIC）、真有效值测量（TRMS）、相对值测量（REL）、自动关机（AUTO OFF POWER）、当电流挡拨错位置时的声音告警等。国产VC90型数字万用表具有语音报数功能。MS8209型“五合一”数字万用表，还可以测量占空比（测量范围是0.1%～99.9%，误差为±3.0%）、温度（测量范围是-20～400℃或-20～1000℃，误差为±3.0%）、相对湿度（测量范围是30%～95%，误差为±5.0%）、照度（测量范围是4000～40000lx，误差为±5.0%）及噪声（测量范围是35～100dB，误差为±4dB）。VC9808A+增加了2000MΩ超高阻挡，VC8145A还能测量功率电平。

最新开发的位～位智能数字万用表，将高性能与低成本集于一身，大都具有下述功能：液晶条图显示（LCD Bargraph），多重显示，测量最小值/最大值，峰值保持，数据存储，复位，数据输出，设定测量范围的上、下限，软件自动校准，快速测量等。例如国产MS9803R型智能数字万用表采用光电隔离的RS-232C接口，还配有PC Windows视窗软件，能在PC上记录数据及输出图表。利用MS9803R所提供的DMM VIEW Version2软件，可通过RS-232C接口连到PC上。

6.测量范围宽

以位便携式多功能数字万用表为例，其测量范围一般为：DCV（0.01mV～1000V），ACV（0.01mV～700V或750V），DCA（0.1μA～20A），ACA（1μA～20A），Ω（0.01Ω～20MΩ，少数仪表可达200MΩ，甚至扩展到2000MΩ），电导（0.1～100nS），电容（0.1pF～20μF），电感（1μH～20H），频率（10Hz～20kHz，部分仪表可达200kHz，甚至扩展到10MHz），二极管正向压降UF（0～2V），晶体管电流放大系数hFE（0～1000），可满足常规电子测量之需要。智能数字万用表的测量范围更宽。

7.测量速率快

数字万用表在每秒内对被测电压的测量次数叫测量速率，单位是“次/秒”。它主要取决于A/D转换器的转换速率。有的便携式数字万用表用测量周期来表示测量的快慢。完成一次测量过程所需要的时间叫测量周期。显而易见，测量速率愈高，测量周期愈短，二者呈倒数关系。位数字万用表的测量速率一般为2～5次/秒，多数仪表为2～3次/秒。位DMM可达20次/秒。位～位数字万用表一般为几十次/秒以上，有的能达到几百甚至上千次/秒。HP3458A型位DMM工作在4½位方式下的最高测量速率可达10万次/秒，在位、位方式下分别为6次/秒、5万次/秒。

测量速率与准确度指标存在着矛盾，通常是准确度愈高，测量速率愈低，二者难以兼顾。解决这一矛盾有两种办法：一种是增设快速测量挡，专配测量速率较快的A/D转换器；另一种办法是通过降低显示位数来大幅度提高测量速率，此法目前应用的比较普遍，可满足不同用户对测量速率的需要。

8.输入阻抗高

数字万用表电压挡具有很高的输入阻抗，通常为10～10000MΩ，从被测电路上吸取的电流极小，不会影响被测信号源的工作状态，能减小由信号源内阻引起的测量误差。

9.集成度高，微功耗

便携式数字万用表采用单片A/D转换器，外围电路比较简单，只需少量辅助芯片和外围元器件。近年来各种单片DMM专用芯片竞相问世，使用一片IC即可构成功能比较完善的自动量程式数字万用表，为简化设计和降低成本创造了有利条件。

新型数字万用表普遍采用CMOS大规模集成电路的A/D转换器，整机功耗很低。位、位便携式DMM的整机功耗仅几十毫瓦，可用9V叠层电池供电。位～位DMM的总功耗一般也只有10W至几十瓦。

10.保护功能完善，抗干扰能力强

数字万用表具有比较完善的保护电路，过载能力强，新型数字万用表还增加了高压保护器件，能防止浪涌电压。使用时只要不超过规定的极限指标，即使出现误操作（如用电阻挡去测量220V交流电压），一般也不会损坏仪表内部的大规模集成电路。当然应力求避免误操作，以免因外围元件（如熔丝管、量程开关）损坏而影响正常使用。必须指出，任何保护电路都不可能做到万无一失。换言之，倘若保护电路发生故障，仪表就失去了保护屏障。

5½位以下的数字万用表大多采用积分式A/D转换器，其串模抑制比（SMR）、共模抑制比（CMR）分别可达100dB、80～120dB。高档数字万用表还采用数字滤波、浮地、双重屏蔽等先进技术，进一步提高了抗干扰能力，CMR可达180dB。