高精度万用表(数字多用表,DMM)的“位数”直接关系到其测量分辨率和精度。五位半、六位半、七位半和八位半是常见的分类方式,它们的主要区别在于显示位数、分辨率和绝对精度。
🧠 一、理解“位半”的含义
“半位”:特指最高显示位(最左边的一位),它不能完整显示0~9,通常只能显示0或1(有时也可能是0、1、2或0、1、2、3)。正因为其显示能力不全,故被称为“半位”。因此:
五位半 (5½):最大显示 199,999,分辨率为 1/200,000
六位半 (6½):最大显示 1,999,999,分辨率为 1/2,000,000
七位半 (7½):最大显示 19,999,999,分辨率为 1/20,000,000。
八位半 (8½):最大显示 199,999,999,分辨率为 1/200,000,000。
🔍 二、为什么会有“半位”设计?
“半位”的出现并非随意为之,它背后是精度、成本和设计智慧的平衡:
充分利用ADC性能,扩展量程:早期数字万用表的核心是ADC芯片。一个12位的ADC,其理论最大输出码值为2047(或2048)。如果只设计为显示0-999(三位数),就无法充分利用ADC的全部分辨率。通过设计成3½位(显示0-1999),可以在不显著增加成本的前提下,将测量范围扩大一倍,更充分地利用了ADC的性能。这使得万用表在测量较小电压或电流时,能提供更高的分辨率
在成本与性能间取得平衡:让最高位成为“半位”(只能显示0或1),相比设计一个能显示0-9的全位,其电路复杂度、对ADC的要求以及整体成本都可以得到控制。这是一种经典的工程折中方案,用较低的成本实现了较高的测量分辨率和灵活性
📝 三、如何选择合适位数的万用表?
了解“位半”的含义后,选择时可以参考以下几点:
日常维修、电工:三位半(3½)或四位半(4½) 的手持表完全足够。Fluke 15B+(最大显示3999,可视作3¾位)就是常见选择
电子研发、实验室测量、精度校准:通常需要五位半(5½)或六位半(6½) 的台式万用表。它们能提供μV级分辨率,满足精密电路调试、传感器测试等需求
计量基准、超高精度科研:七位半(7½)或八位半(8½) 的表会用于这些顶级场合,其价格也非常昂贵
位数 ≠ 绝对精度:高位数通常意味着高分辨率和高潜在精度,但万用表的实际测量精度还会受到内部基准电压源稳定性、噪声、线性度、温度漂移以及校准情况等多种因素的综合影响。万用表的精度是综合了ADC有效分辨率、机器噪声、线性度、温漂、校准方法乃至溯源基准等因素的一个综合性指标。