基于icl7107數(shù)字電壓表的仿真設(shè)計系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計論文)word格式(編輯修改稿)
2024-12-29 00:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 輸出端，接積分電阻 RINT。 INT 為積分器輸出端，按積分電容 CINT。需要說明，ICL7106 的數(shù)字地（ GND）并未引出，但 可將測試端（ TEST）視為數(shù)字地，該端電位近似等于電源電壓的一半。 ICL7107 的工作原理 ICL7107 內(nèi)部包括模擬電路和數(shù)字電路兩大部分，二者是互相聯(lián)系的。一方面由控制邏輯產(chǎn)生控制信號，按規(guī)定時序?qū)⒍嗦纺M開關(guān)接通或斷開，保證 A/D 轉(zhuǎn)換正常進(jìn)行；另 一方面模擬電路中的比較器輸出信號又控制著數(shù)字電路的工作狀態(tài)和顯示結(jié)果。下面介紹各部分的工作原理。 （ 1）模擬電路 模擬電路由雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，電路如圖 2 所示。主要包括 圖 2 ICL7107 的模擬電路 源（ E0）、緩沖器（ A1）、積分器（ A2）、比較器（ A3）和模擬開關(guān)等組成。緩沖器 A4專門用來提高 COM端帶負(fù)載的能力，可謂設(shè)計數(shù)字多用表的電阻擋、二極管擋和 hFE擋提供便利條件。這種轉(zhuǎn)換器具有轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度高、抗串模干擾能力強(qiáng)、電 路簡單、成本低等優(yōu)點，適合做低速模／數(shù)轉(zhuǎn)換。每個轉(zhuǎn)換周期分三個階段進(jìn)行：自動調(diào)零（ AZ）、正向積分（ INT）、反向積分（ DE），并按照 AZ→ INT→ DE→ AZ?的順序進(jìn)行循環(huán)。令計數(shù)脈沖的周期為 TCP， 6 每個測量周期共需 4000TCP。其中，正向積分時間固定不變， T1＝ 1000TCP。儀表顯示值 , 將 T1＝ 1000TCP， UREF＝ N＝ 10UIN 或 UIN＝ （ 22） 只要把小數(shù)點定在十位上，即可直讀結(jié)果。滿量程時 N＝ 2020，此時 UM＝ 2UREF＝200mV，儀表顯示超量程符號“ 1”。 欲測量 2V以上的直流電壓，必須利用精密電阻分壓器對 UIN 進(jìn)行衰減。積分電阻應(yīng)采用金屬膜電阻，積分電容宜選絕緣性好、介質(zhì)吸收系數(shù)小的聚苯乙烯電容或聚丙烯電容。 為了提高儀表抗串模干擾的能力，正向積分時間（亦稱采樣時間） T1 應(yīng)是工頻周期的整倍數(shù)。我國采用 50Hz 交流電網(wǎng)，其周期為 20ms，應(yīng)選 T1＝ n 20（ ms） （ 23） 式中， n＝ 1， 2， 3，?。例 如取 n＝ 5 時， T1＝ 40ms、 80ms、 100ms，能有效地抑制 50Hz 干擾。這是因為積分過程有取平均的作用，只要干擾電壓的平均值為零，就不影響積分器輸出。但 n 值也不宜過大，以免測量速率太低。 圖 3 ICL7107 外圍電路 圖 （ 2）數(shù)字電路 數(shù)字電路如圖 4 所示。主要包括 8 個單元：①時鐘振蕩器；②分頻器；③計數(shù)器；④鎖存器；⑤譯碼器；⑥異或門相位驅(qū)動器；⑦控制邏輯；⑧ LCD顯示器。時鐘振蕩器由 ICL7106內(nèi)部反相器 F F2 以及外部阻容元件 R、 C組成。若取 R＝ 120kΩ， C＝ 100PF，則 f0＝ 40kHz。f0 經(jīng)過 4 分頻后得到計數(shù)頻率 fCP＝ 10kHz，即 TCP＝ 。此時測量周期 T＝ 16000T0＝4000TCP＝ ，測量速率為 次／秒。 f0 還經(jīng)過 800 分頻， 7 圖 4 ICL7107 的數(shù)字電路 得到 50Hz 方波電壓，接 LCD 的背電極 BP。 LCD 須采用交流驅(qū)動方式，當(dāng)筆段電極 a～ g與背電極 BP 呈等電位時不顯示，當(dāng)二者存在一定的相位差時，液晶才顯示。因此，可將兩個頻率與幅度相同而相位相反的方波電壓，分別加至某個筆段引出端與 BP 端之間，利用二者電位差來驅(qū)動該筆段顯示。驅(qū)動電路采用異或門。其特點是當(dāng)兩個輸入端的狀態(tài)相異時 （一個為高電平，另一個為低電平），輸出為高電平；反之輸出低電平。 （ 3）小數(shù)點驅(qū)動電路 為了顯示小數(shù)點，需采用 CD4030 四異或門（或 CD4077 四異或非門），電路如圖 5 圖 5 小數(shù)點驅(qū)動電路 所示。 S為小數(shù)點選擇開關(guān)， DP1～ DP3依次為個位、十位、百位的小數(shù)點驅(qū)動端， LCD的背電極接 BP。剩下一個異或門還可驅(qū)動標(biāo)志符。 控制邏輯有三個作用：第一，識別積分器的工作狀態(tài)，適時發(fā)出控制信號，使 A/D 轉(zhuǎn) 8 換正常進(jìn)行；第二，判定輸入電壓極性并控制 LCD的負(fù)極性顯示；第三，超量程時發(fā)出溢出信號使千位顯示 1，其余位消隱。 用計數(shù)器的輸出信號 ABC 控制小數(shù)點電路，若最高位到最低位小數(shù)點依次用 Dp DpDp3 及 Dp4 表示， 則可寫出其真值表，如表 1（ 1 表示點亮）所示。
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