图22 DA-16式表头驱动电路
图23 表头驱动电路的计算分析图
四、自动关机电路
笔者曾考虑直接使用如图24的自动关机电路。此电路较为成熟，被国内很多型号的数字万用表采用。但由于其电路不够简洁，又需使用双刀双掷开关，装制安排较麻烦，故决定采用分立元件电路，为此重新进行了设计试验。
最初的设计如图25所示。电路十分简单，可以实现所需的延时关机。在图25（a）与图25（b）电路中，因为电容充满电的电压相同，对于相同的定时电容C，两个电路的定时时间在理论上是一样的。经试验，采用47μF定时电容的图25（a）电路，定时关机时间约15分钟，采用100μF定时电容的图25（b）电路约为40分钟。
但笔者试验发现，这种简易式电路有一个严重缺陷，就是定时末段的关机特性过软。具体表现为：在关机前长达数分钟的时间内，输出的电源电压已甚低，不足以让 ESR表电路正常工作，但此时还不能切断电源，LED仍发光指示。这样，就容易给ESR表的使用带来误判。针对这一问题，笔者增设三极管和电阻各一只，以此引入正反馈来加快末段的关机进程，使关机特性变硬。同时，为了保证电源开关断开后，电池与电路没有硬连接，还将电路的定时方式由电容放电改为电容充电，最后就得到图17所示的自动关机电路。
由于定时时间长，定时电阻需取高阻值的10MΩ。因此，图17的自动关机电路对定时电容的漏电特性要求较高，漏电阻须在20MΩ以上，否则，VT1就不能关断，ESR表也就不能自动关机。笔者用手头不同型号的电解电容作过试验验证，试验的方法是：在图17的定时电路中，用1kΩ电阻代替ESR表电路，作为自动关机电路的负载。并拆下（或不装上）VT2。合上电源开关S1，用镊子临时短路R14两端，然后松开——这样就让定时电容C5完成了充电。观察 LED，若LED仍发光，表明电容漏电过大，若LED熄灭，则表明电容符合要求。试验证实，只有小部分电容或标明是低漏电特性的电容符合该电路的漏电要求，仅占试验总量的31%。详见表5。 表头驱动电路的计算 表3
R1 运放闭环 Rf 运放输出电流If
增益Gv R1=5Rm 31倍 180Ω 220μA R1=Rm 11倍 133Ω 300μA R1=0.5Rm 8.5倍 100Ω 400μA R1=0.2Rm 7倍 60Ω 700μA R1=0.1Rm 6.5倍 33Ω 1200μA
表4 四种运放用于表头驱动电路的线性度检查
IC型号 输入AC电压 10mV(-30dB) 31.6mV(-20dB) 100mV(-10dB) 316mV(0dB)
LF412/
LF353 实际DC电压输出 15mV 75mV 270mV 890mV
理想DC电压输出 28.2mV 89.2mV 282mV 890mV
相对误差 46.7% 15.7% 4.1% 0%
AD827 实际DC电压输出 28mV 90mV 290mV 920mV
理想DC电压输出 29.1mV 92.0mV 291mV 920mV
相对误差 3.8% 2.2% 0.4% 0%
NE5532 实际DC电压输出 28mV 90mV 288mV 917mV
理想DC电压输出 29.0mV 91.7mV 290mV 917mV
相对误差 3.5% 1.9% 0.8% 0%
注：以输入316mV时的实际DC电压输出作为基准
电容漏电特性试验结果 表5
符合漏电要求的电容 不符合漏电要求的电容
1.松下的FC电容100μF/25V（体积较小） 1.三洋OSCON固体电解100μF/20V
2.日本化工的KME电容100μF/35V（体积中） 2.泪滴形的固体钽电解22μF/16V
3.ELNA的Starget电容22μF/100V（体积大） 3.Spargue的503D电容47μF/16V
4.标识为SSL的LL电容10μF/63V（体积小） 4.Nichicon的Muse电容33μF/16V
5.Nichicon的SE电容100μF/10V
*注：LL表明其为低漏电（low leakage）电容 6.ELNA的Cerifire电容10μF/16V
7.标识为HUAHONG的电容33μF/25V
8.标识为HUAHONG的电容10μF/50V
9.标识有IC和RM的电容150μF/16V
回过头来看，对电容漏电要求高这一缺点，其实是设计时取舍折衷后的结果。如果改以图25所示的这种电容放电式定时电路为蓝本，则没有这一缺点，但电池与电路有硬连接。如果再进一步，将开关改为图24所示的方式，则可以消除电池与电路的硬连接，但需使用双刀双掷开关。三种电路方式均有得有失。 5 整机制作及使用
图24 数字万用表中常见的自动关机电路
图25 特性欠佳的简易式自动关机电路
一、整机装嵌
电容ESR表是以MF500指针万用表为基础进行改装的。由于是单次制作，又为了方便调试时更换元件、改变电路，主电路板采用了俗称“洞洞”板的PCB进行搭焊。ESR表电路的大部分元件都装在这块“洞洞板”上，其中，运放IC均使用插座，体积硕大的1μF/400V电容作横卧式安装，用尼龙扎带绑牢。
当完成主电路板的调试后，剩下的装制工作就比较简单。一是将表头取下，小心地在刻度板上钻孔，然后安装LED电源指示灯。二是将主电路板固定在万用表内。三是利用MF500原有的PCB，拆除
上面的所有元件，接好表头电路以及电源开关。四是接好主电路板、电源LED、表笔插座、表头电路、电源开关和电池仓等的接线。
装制时，笔者利用原表的右侧挡位开关作电源开关。电源开关的ON位置是并联了原X1、X10、X100、X1k、X10k挡位所用的多个触点，OFF位置则使用原来的“·”挡位（关闭挡位）触点。这样，就有了开机的冗余功能，只要将MF500万用表右侧的开关打至X1、X10、X100、X1k、X10k 之中的任一挡位，即可开机。将挡位开关打至“·”挡位，即为关机。MF500万用表其他挡位（包括左侧的挡位开关）则闲置不用。
为方便日后了解这个ESR表的使用，笔者还做了一些标识工作。一是打印“电容ESR表”的纸条，裁好后贴在表头的刻度板空白处。二是打印ESR表的主要参数和帮助判断电容好坏的ESR参考极限值表，贴在表的背面。并喷上透明漆，以增强防水性和提高使用寿命。 ESR表的具体装制情况，可从图26中一览端倪。
图26 （1）?（7）ESR表的装制情况
完工的电容ESR表正面照