Sơ đồ khối của một avômet digital như hình 2.
Hình 2
Khối mạch vào có: bộ phân áp (như đo vôn) hoặc mạch phân dòng (khi đo ampe) hoặc bộ nguồn ổn định (khi đo ôm). Ta lựa chọn mạch đo bằng khoá chuyển mạch K1. Nếu cần đo điện áp xoay chiều ta chuyển khoá K2 về vị trí AC. Điện áp xoay chiều được nắn thành điện áp một chiều. Tại đầu ra của K2b ta lấy ra được các đại lượng điện áp hoặc dòng một chiều analog.
Tiếp theo, khối biến đổi analog – digital (A/D) là khối cơ bản trong AVO mét digital. Cách biến đổi điện áp analog cần đo thành mã số có thể thực hiện biến đổi điện áp thành tần số sau đó đếm các tần số bằng bộ đếm digital. Trong bộ biến đổi này, điện áp analog cần đo Ux đưa vào bộ dao động VCO (điều khiển được bằng điện áp). Tần số của VCO đưa ra có giá trị tỷ lệ thuận với điện áp vào. Ví dụ, VCO dùng vi mạch LM131 có thể tiếp nhận điện áp vào từ 0 đến 10V chuyển đổi ra tần số 10Hz đến 10KHz với độ phi tuyến là 0,03%.
Một số loại Vôn mét digital cũng thường dùng bộ biến đổi A/D kiểu tích phân 2 sườn dốc. Bộ tích phân dùng vi mạch có sườn nạp và phóng rất gần với đoạn thẳng. Sơ đồ khối của bộ biến đổi A/D tích phân 2 sườn như hình 3a.
Khi đo Ux, khoá K ở vị trí 1, điện áp Ux được lấy tích phân. Tới thời điểm T1, bộ đếm vừa khít chuyển sang trạng thái bị tràn, mạch tích phân ngừng nạp, điện áp ra bằng: U1=Ux.T1/RC trong đó RC là hằng số tích phân
Tại thời điểm này, khoá K được điều khiển chuyển sang làm việc với điện áp chuẩn -Vch (V chuẩn ngược dấu với U vào). Điện áp ra của mạch tích phân từ U1 trở về 0, thoả mãn điều kiện: U1=T2.(Uch/RC)
So sánh 2 kết quả trên ta được Ux=(T2/T1).Uch
Xung đồng hồ nhịp đưa vào bộ điều khiển và bộ đếm sẽ đếm được trong T1 có n1 xung nhịp và trong T2 có n2 xung nhịp, thì ta viết được: Ux = (n2/n1). Uch, ưu diểm nổi bật của phương pháp tích phân này là tần số nhịp và hằng số tích phân không hề ảnh hưởng tới kết quả đo, cho phép ta dùng các bộ tạo nhịp đơn giản.
Đầu ra của bộ đếm là dãy số nhị phân. Để dễ quan sát và đọc kết quả đo, cần phải chuyển đổi mã nhị phân thành dãy thập phân. Đó là nhiệm vụ của bộ giải mã.
Bộ hiển thị các AVO mét digital đều dùng tinh thể lỏng LCD 7 thanh. Do đó bộ giải mã 7 thanh như CD4511 có 4 lối vào, 7 lối ra như hình 4.
Số thập phân được hiển thị là tổ hợp của 7 thanh (xem hình 4b). Bộ giải mã này gọi là bộ giải mã BCD, hoạt động theo bảng trạng thái dưới đây. Trong bảng trạng thái, trị số 1 biểu thị thanh tinh thể lỏng hiện nét đen, còn trị số 0 ứng với thanh không hiện nét.
Mạch nguồn cung cấp cho một phần tử chỉ thị dùng tinh thể lỏng LCD như hình 4b. Đầu chung của phần tử này nối với +E qua R. Các điện cực riêng nối với các đầu ra điều khiển. Thí dụ đầu ra b=1, c=1, điện áp đặt vào bazơ của hai tranzito điều khiển thanh b và c đủ để hai thanh này trong suốt và nhìn thấy con số 1 màu đen.
Ưu điểm của bộ chỉ thị tinh thể lỏng kích thước bé, tiêu thụ công suất nhỏ cỡ mW, nét chữ số rõ ràng rất phù hợp với các đồng hồ vạn năng.
Với công nghệ tích hợp vi mạch LSI, các khối A/D, khối giải mã BCD chỉ đặt gọn trong một chip, điển hình như đồng hồ vạn năng digital DT=803B của công ty Kinh Đằng Uy (Trung Quốc) hiện đang có mặt tại thị trường dụng cụ đo điện ở nước ta. DT-803B chỉ là đồng hồ đo digital phổ thông với công năng:
– Đo điện áp một chiều đến 600V
– Đo điện áp xoay chiều (45~400Hz) đến 600V (hiệu dụng)
– Đo dòng điện một chiều từ 200A đến 10A
– Đo điện trở tới 2M
– Đo hệ số khuếch đại tĩnh hFE của tranzito
– Kiểm tra các điôt.
Màn hiển thị bằng LCD với 31/2 digit. Việc chọn trạng thái đo và thang đo thực hiện bằng một chuyển mạch.