三位半數(shù)字電壓表電路的設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-12 07:01 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 電平。當(dāng) = 1時(shí)，表示|UX|UR 。平時(shí)OR輸出為高電平，表示被測量在量程內(nèi)。MC14433的端與MC4511的消隱端 直接相連，當(dāng)UX超出量程范圍時(shí)，輸出低電平，即 = 0 → = 0 ，MC4511譯碼器輸出全0，使發(fā)光數(shù)碼管顯示數(shù)字熄滅，而負(fù)號和小數(shù)點(diǎn)依然發(fā)亮。／D轉(zhuǎn)換器MC14433 在數(shù)字儀表中，MC14433電路是一個(gè)低功耗三位半雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器。和其它典型的雙積分A/D轉(zhuǎn)換器類似，MC14433A/D轉(zhuǎn)換器由積分器、比較器、計(jì)數(shù)器和控制電路組成。如果必要設(shè)計(jì)應(yīng)用者可參考相關(guān)參考書。使用MC14433時(shí)只要外接兩個(gè)電阻(分別是片內(nèi)RC 振蕩器外接電阻和積分電阻RI)和兩個(gè)電容(分別是積分電容CI和自動調(diào)零補(bǔ)償電容C0)就能執(zhí)行三位半的A/D轉(zhuǎn)換。 MC14433內(nèi)部模擬電路實(shí)現(xiàn)了如下功能：（1）提高A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗，使輸入阻抗可達(dá)l00MΩ以上；（2）和外接的RI、CI構(gòu)成一個(gè)積分放大器，完成V/T 轉(zhuǎn)換即電壓—時(shí)間的轉(zhuǎn)換；（3）構(gòu)造了電壓比較器，完成“0”電平檢出，將輸入電壓與零電壓進(jìn)行比較，根據(jù)兩者的差值決定極性輸出是“1”還是“0”。比較器的輸出用作內(nèi)部數(shù)字控制電路的一個(gè)判別信號；（4）與外接電容器C0構(gòu)成自動調(diào)零電路。除“模擬電路”以外，MC14433 內(nèi)部含有四位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，對反積分時(shí)間進(jìn)行3位半BCD碼計(jì)數(shù)(0～1999)，并鎖存于三位半十進(jìn)制代碼數(shù)據(jù)寄存器，在控制邏輯和實(shí)時(shí)取數(shù)信號(DU)作用下，實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的鎖定和存儲。借助于多路選擇開關(guān)，從高位到低位逐位輸出BCD碼Q0～Q3，并輸出相應(yīng)位的多路選通脈沖標(biāo)志信號DS1～DS4實(shí)現(xiàn)三位半數(shù)碼的掃描方式（多路調(diào)制方式）輸出。MC14433內(nèi)部的控制邏輯是A/D 轉(zhuǎn)換的指揮中心，它統(tǒng)一控制各部分電路的工作。根據(jù)比較器的輸出極性接通電子模擬開關(guān)，完成A/D轉(zhuǎn)換各個(gè)階段的開關(guān)轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生定時(shí)轉(zhuǎn)換信號以及過量程等功能標(biāo)志信號。在對基準(zhǔn)電壓VREF 進(jìn)行積分時(shí)，控制邏輯令4位計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，完成A/D 轉(zhuǎn)換。MC14433內(nèi)部具有時(shí)鐘發(fā)生器，它通過外接電阻構(gòu)成的反饋，井利用內(nèi)部電容形成振蕩，產(chǎn)生節(jié)拍時(shí)鐘脈沖，使電路統(tǒng)一動作，這是一種施密特觸發(fā)式正反饋RC 多諧振蕩器，一般外接電阻為360kΩ時(shí)，振蕩頻率為100kHz；當(dāng)外接電阻為470kΩ時(shí)，振蕩頻率則為66kHz，當(dāng)外接電阻為750kΩ時(shí)，振蕩頻率為50kHz。若采用外時(shí)鐘頻率。則不要外接電阻，時(shí)鐘頻率信號從CPI(10腳)端輸入，時(shí)鐘脈沖CP 信號可從CPO(原文資料為CLKO)(11腳)處獲得。MC14433內(nèi)部可實(shí)現(xiàn)極性檢測，用于顯示輸入電壓UX 的正負(fù)極性；而它的過載指示(溢出)的功能是當(dāng)輸入電壓Vx 超出量程范圍時(shí)，輸出過量程標(biāo)志OR（低有效）。MC14433是雙斜率雙積分A/D 轉(zhuǎn)換器，采用電壓—時(shí)間間隔(V/T)方式，通過先后對被測模擬量電壓UX和基準(zhǔn)電壓VREF 的兩次積分，將輸入的被測電壓轉(zhuǎn)換成與其平均值成正比的時(shí)間間隔，用計(jì)數(shù)器測出這個(gè)時(shí)間間隔對應(yīng)的脈沖數(shù)目，即可得到被測電壓的數(shù)字值。雙積分過程可以做如下概要理解：首先對被測電壓UX 進(jìn)行固定時(shí)間T固定斜率的積分，其中T1=4000Tcp。顯然，不同的輸入電壓積分的結(jié)果不同（不妨理解為輸出曲線的高度不同）。然后再以固定電壓VREF 以及由RI,CI所決定的積分常數(shù)按照固定斜率反向積分直至積分器輸出歸零，顯然對于上述一次積分過程形成的不同電壓而言，這一次的積分時(shí)間必然不同。于是對第二次積分過程歷經(jīng)的時(shí)間用時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，則該數(shù)N就是被測電壓對應(yīng)的數(shù)字量。由此實(shí)現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換。積分電阻電容的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際條件而定。若時(shí)鐘頻率為66kHz。RI的選取與量程有關(guān)，量程為2V時(shí)，取RI為470kΩ；量程為200mV時(shí)，取RI為27kΩ。 選取RI 和CI 的計(jì)算公式如下：式中，ΔUC為積分電容上充電電壓幅度,ΔUC = VDD UX(max) ΔU,ΔU = ,例如，假定CI=，VD
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