本次拆解評測的樣本為
EEWorld拆解活動第二期
一號拆品——多功能手持數字萬用表。
這張照片有點誤導，原以為這是一塊採用液晶觸控式螢幕操作的MCU/MPU嵌入式平臺型數字萬用表，過去曾將此類方案稱為“虛擬儀表”即利用通用計算機平臺作為人機互動-操作介面的測量儀表。而現在，基於高效能嵌入式處理器的移動計算平臺經過適當外圍擴充套件以及利用手機產業的一些現有資源和經驗完全可以實現智慧手機式的多功能測量儀表。但當我開啟包裝，第一眼就看到了兩節7號電池，當即頗有些失望，這只是一塊常規數字萬用表，拆解難度自然不能跟“嵌入式虛擬儀表”比了。
下圖為開箱照，表上的按鍵也是實體按鍵，並非LCD顯示的虛擬按鍵。
先簡單介紹一下這款萬用表的功能、引數和一些特色。
品牌：正泰
型號：ZTW0111A
產地：杭州
基本功能：
電阻測量，量程0-10兆歐，支援低阻蜂鳴，門限為30歐姆。
交直流電壓測量，量程DC0。5-600V，AC1-600V。
頻率測量，量程40Hz-1kHz。
特色功能：
火線測量即試電筆。
非接觸帶電偵測。
LED手電。
這款萬用表最大的特色當屬輕薄，表筆也是底部平插，不會像傳統萬用表表筆豎插後帶來高度的大幅增加，非常適合放在衣服口袋內隨身攜帶。外觀整體上比較簡潔，按鍵不多，除試電筆和非接觸帶電偵測外所有測量功能和擋位均為全自動切換，基本無需人工操作介入。
下圖為厚度直觀比量，與兩節7號電池的直徑疊加基本相當。
與傳統結構萬用表的比對，比對物件為FLUKE 107，可見比已為輕薄款的後者還要明顯輕薄了不少。
在拆機前，先做些簡單的測量，同時與FLUKE107做個比對。
先測電阻，我找了兩隻1%精度的金屬膜電阻來測。因正泰表全自動擋位的緣故，無法簡單將兩塊表並聯後再測試，FLUKE表會影響正泰表的自動擋位判斷，故以下測試均採用“保持”功能固定讀數。
電阻標稱為51歐姆，從讀數上看，顯然FLUKE107的精確度和解析度更好，正泰表在低阻值區間的測量誤差明顯較大，解析度也較低。
電阻標稱為100k歐姆，在中值區間正泰的表現好了許多。更高阻值的電阻手裡沒有高精度的，故不再測試。
電壓測試，先測直流電壓，標的為一節全新的GP品牌5號鹼性電池，再測交流電網的電壓。
從測試資料來看，正泰表的讀數稍低，交流電壓測量時會同時給出頻率數值。電網的50Hz頻率是相當精準的，正泰表測出的結果為50。1Hz，顯然這個是測量誤差，電網的頻率誤差決不會那麼大。
再測試一下試電筆和非接觸帶電偵測功能。
以下為試電筆功能測試，此時只需使用紅表筆。
當紅表筆與電網火線接觸時，正泰表會給出LIUE字樣的指示並以蜂鳴告警，其中U應為V，段式LCD無法顯示V，所以用U代替。
把測試功能置於NCV即非接觸帶電偵測擋位時，表頂端靠近帶電的導線或物體時，根據感應強度會給出1、2、3擋指示並蜂鳴報警。
好了，簡單的功能測試和對比到此，下面正式開拆。
首先觀察，表的後蓋有3顆螺絲，其中1顆是電池蓋螺絲，電池倉內另有兩顆螺絲，移除這些螺絲後，表的後蓋就輕鬆打開了。如果是智慧手機的那種密封設計，拆機這一步就遠沒有這麼簡單了。
這是後蓋開啟後的整體照片。從裝配工藝上講，這塊表實在不敢恭維，表貼元件的貼裝和焊點都比較粗糙，還有不少後期手工焊接處，甚至後蓋上的手電透光鏡都有被烙鐵燙過的“傷疤”，可見對產品結構、工藝性和品控的考慮都很普通。PCB設計方面，感覺元件佈局不夠緊湊，PCB空置率有點過大，最佳化一下整機尺寸還能再精巧些。
電路分析：
先上一張電路板的整體照。中間黑膠封裝的裸片是主控晶片，估計為整合了Σ-ΔADC的OTP型MCU，J1很可能是ISP程式設計介面。右上角為段式LCD驅動晶片，從管腳連線分析，型號應為HT1621B。主控上方是手電用的WLED，其它電路為主控的周邊和輔助電路。
此為左上部分的電路特寫。該部分電路主要為一個DCDC升壓電路，將兩節乾電池的3V左右電壓升高至5V，用於驅動LCD背光板和手電WLED。驅動控制用的是普通三極體，升壓電源的開關控制用了一隻SI2301MOS管。PCB頂部區域的銅箔為非接觸帶電偵測的感應帶，經保護電阻後直送主控晶片，其原理為分佈電容耦合至CMOS高阻抗輸入，透過輸入引腳的電平來判斷。該原理的實用性其實很有限，經測試也確實如此，無法在靈敏度和有效性之間取得實質的平衡，只能用於一定程度的參考。
電路板的左下部分為電壓檢測電路。紅黑表筆間的電壓經R4、R5串聯（為提高耐壓）後與R6、R7構成分壓，分壓後的待測電壓直送主控。Q3～Q6是兩兩DS反向串聯的N溝道MOS管SI2302，用來切換分壓比以實現自動量程。R6為10K，R7為1K，構成兩路10倍的分壓比。MOS管DS反向串聯是為了應對交流輸入，否則寄生二極體會導致某半周無法關斷而令分壓比發生變化。
U7的絲印為C42X，為低壓軌到軌型雙運放（知道型號的說一聲，懶得查程式碼表了），左邊的第一級接為跟隨器，輸入直接接在R5上端。跟隨器的輸出經隔直電容接到第二級比例放大器上，該級增益很高，意味著較低的輸入電壓就會導致輸出達到電源軌。該電路用來實現試電筆功能。萬用表當試電筆用時，只使用紅表筆，透過人體或周邊與大地間的分佈電容構成電網火線至大地的迴路。當紅表筆接觸火線，交流訊號經C8耦合至比例放大器，輸出於是飽和，據此來判斷火線。因C9的存在，放大器的高頻增益很低，所以可避免空間電磁干擾導致的誤報。
PCB的正下方為電阻檢測電路，R11～R14為基準電阻，透過ADC測量與外部電阻的分壓值來得出外部電阻的阻值，這是現在絕大多數數字萬用表測電阻的方法。
綠色的器件是PTC熱敏電阻，用來保護後級電路。為了實現自動擋位切換，測電阻迴路中串了一個電晶體Q1，上面的印字已經看不清，應為高耐壓電晶體。為耐受反向高壓，迴路裡還串聯了一隻整流二極體D1。Q1和D1的引入事實上對電阻測量精度不利，之前的51歐姆電阻對比測試已經表明了這一點。估計是為了做補償，Q1的驅動沒有用固定的數字電平，所以驅動用了一片單刀雙擲模擬開關U3，型號為SGM3157，該型號有不少國產相容片。基準電阻的切換用Q8～Q11，N溝道MOS管SI2302。
萬用表開機工作後，先置為電壓測試擋，此時Q1截止。當外部電壓低於測試門限時，Q1導通一段時間來嘗試測電阻，高阻則再轉向電壓測試，如此週而復始，直至測得有效區間內的電壓或電阻，或者超時進入待機態。這就是這塊表的自動擋位原理，代價是電壓測試有門限（直流0。5V，交流1V），電阻測量低阻區誤差較大。另外，該自動擋位方案在門限附近以及表筆接觸不良時必然會發生擋位錯誤，再加上沒有電流檔、二極體擋等萬用表常規測試功能，所以該表不適合電子工程師使用，至少不適合在研發工作中使用。從該表的保留功能、特色功能和輕薄設計來看，這塊表的目標使用者是電工。電工在工作中主要測量電壓和通斷，且對精度要求不高，這塊表完全適用並可方便的插在口袋裡隨身攜帶。回想當年裝修房子時，我不得不攜帶體積巨大的DY1型指標萬用表去現場，兩手髒髒的還得按鍵切換擋位，有正泰這塊自動擋萬用表就方便多了。
最後，看一下PCB的另一面。這一面沒什麼，僅LCD屏、背光板以及導電膠按鍵。
關於這塊表的主控晶片型號，我查了目前市場上比較流行的臺灣富晶、紘康、承永、香港夢想國際和大陸晶華、雙競等廠家的產品，根據外圍電路比對，尚未能確定具體型號，而大陸廠家的資料又往往非常難找，這更增加了確認難度，以後有機會補上吧。
查了一下正泰這塊表的售價，目前（2021年10月）淘寶平臺上ZTW0111A和ZTW0111B都是139元，ZTW0111C的售價為149元，均包郵。京東平臺的報價同比高出10元，但如果用優惠券、紅包、京豆之類應該能夠找平甚至更優惠點。鑑於相同售價下B款的功能、效能都更好些，如果你需要這塊表，建議選B款或者C款。有關三者間的區別見下圖。
本次拆解評測活動的簡單記錄先到此，上網查了一下這次活動可能算是正泰ZTW0111A這塊表的全網首拆。歡迎大家關注EEWorld的拆解評測系列活動和大量其它有意思的站內活動，如有相關問題歡迎跟帖提出、討論。
