【正文】 （ 5）異或門相應(yīng)為驅(qū)動器； （ 6）控制邏輯； （ 7） LCD 顯示器。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就不影響積分器的輸出。 為了提高儀表抗串模干擾能力，正向積分時間（稱采樣時間） T1 應(yīng)是工頻周期的整數(shù)倍，我國采用 50Hz 交流電網(wǎng)，其周期為 20ms,應(yīng)選 T1=20n （ ms） . (23) 式中， n=1,2,3， ??? 。 要測量 2V 以上的直流電壓，必須利用精密電阻分壓器對 UIN 進行衰減。 （ 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=2021，此時UM=2UREF=200mV。 T1=1000TCP，儀表顯示值， 將 T1=1000TCP,UREF= 帶入上式得。令計數(shù)脈沖的周期為 TCP。適合做低速 \模轉(zhuǎn)換。 圖 ICL 的模擬電路 源（ EO） 、緩沖器（ AL） 、積分器（ A2） 、比較器（ A3）和模擬開關(guān)的組成。 （ 一 ）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。下面介紹各部分的工作原理。需要說明， ICL7106的數(shù)字地（ GND） 并未指出，但可將測試端（ TEST）視為數(shù)字地，該端電壓近似等于電源電壓的一半 . ICL7107 的工作原理 二者是相互聯(lián)系的。 BUF 是緩沖放大器輸出端，按積分電阻 RINT。 OSC1 到 OSC3為時鐘振蕩器引出端，外接阻容元件可構(gòu)成兩極反向式阻容振蕩器。千位 b、 c在 LCD 內(nèi)部連通。 該端有兩個功能： （ 1）做測試指示，將它接 U+LCD 顯示全部筆段 1888，可檢查筆段有無殘缺現(xiàn)象， （ 2）作為數(shù)字地供外部驅(qū)動器使用，來構(gòu)成小數(shù)點及標識符的顯示電路。 COM 為模 擬信號的公共端，簡稱模擬地，使用適應(yīng)與 IN、 UREF端短接。使輸出對應(yīng)輸入信號的數(shù)值，而輸入模擬信號的數(shù)值在其內(nèi)部數(shù)值上等于計數(shù)數(shù)值 T，即： VIN 的數(shù)值 =T 的數(shù)值或 Vin=Vref(T/1000)式中： 1000為積分時間（ 1000 個脈沖周期）： T為反積分時間（滿度時間為 2021）。顯示穩(wěn)定可讀和測量顯示速度快，是本設(shè)計的關(guān)鍵， ICL7107 是一個受氣為用 4000 個計數(shù)脈沖時間作為 A/D 轉(zhuǎn)換的一個周期時間，每個周期分為自動穩(wěn)零（ AZ）、信號積分（ INT） 和反積分（ DE） 3個階段。為了同學(xué)們能更好的理解其工作原理，我們在儀器中預(yù) 留了 9 個輸入端，包括 2 個測量電壓輸入端 (IN+ 、 IN)、 2 個基準電壓輸入端 (Vr+、 Vr)、 3 個小數(shù)點驅(qū)動輸入端（ dp dp2 和 dp3）以及模擬公共端（ COM）和地端（ GND）。 常用萬用表需要對交直流電壓、交直流電流、電阻、三極管 FEh 和二極管正向壓降的測量等，圖 10為萬用表測量基本原理圖。 Ⅱ : 當參考電壓選擇在 1V 時，此時選擇 Rint=470KΩ ，測試電路可以用圖 9實現(xiàn)，此電路僅供有興趣的同學(xué)參考，因為它不帶保護電路，所以必需保證 Vr≤ 1V。 第二章 課程設(shè)計方案、要求、任務(wù)實驗原理 11 如下圖所示 圖 電阻值測量的實現(xiàn)（歐姆表） Ⅰ :當參考電壓選擇在 100mV 時，此時選擇 Rint=47KΩ ，測試的接線圖如圖 8所示，圖中 Dw 是提供測試基準電壓，而 Rt 是正溫度系數(shù)（ PTC）熱敏電阻，既可以使參考電壓低于 100mV，同時也可以防止誤測高電壓時損壞轉(zhuǎn)換芯片，所以必需滿足 Rx=0 時， Vr≤ 100mV。 （ 2）直流電流測量的實現(xiàn)（直流電流表） 直流電流的測量通常有兩種方法，第一種為歐姆壓降法，即讓被測電流流過一定值電阻 Ri，然后用 200mV 的 電壓表測量此定值電阻上的壓降 Ri*Is（在 Vref=100mV時，保證 Ri*Is≤ 200mV 就行），由于對被測電路接入了電阻，因而此測量方法會對原電路有影響，測量電流變成 Is’ =R0*Is/(R0+Ri),所以被測電路的內(nèi)阻越大，誤差將越小。此時采用分壓法實現(xiàn)測量 0～ 2V 的直流電壓 ,電路圖見圖 5。實驗中為了讓同學(xué)們更好的理解時鐘頻率對 A/D 轉(zhuǎn)換的影響，我們讓 R1 可以調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)電位器就是實驗儀中的電位 器 RWC。一般情況下，為了提高在測量過程中抗 50HZ 工頻干擾的能力，應(yīng)使 A/D 轉(zhuǎn)換的積分時間選擇為 50HZ 工頻周期的整數(shù)倍，即 T1=n*20ms,考慮到線性度和測試效果，我們?nèi)?T1=(n=5)，這樣 T=， f0=40kHZ， A/D轉(zhuǎn)換速度為 次 /秒。所以 fo的大小直接影響轉(zhuǎn)換時間的快慢。 Cint=T1*Iint/Vint,一般為了減小測 量時工頻 50HZ 干擾， T1 時間通常選為 ，具體下面再分析，這樣又由于積分電壓的最大值 Vint=2V，所以：Cint=,實際應(yīng)用中選取 。下面我們來分析一下這些參數(shù)的具體作用： 第二章 課程設(shè)計方案、要求、任務(wù)實驗原理 9 Rint 為積分電阻，它是由滿量程輸入電壓和用來對積分電容充電的內(nèi)部緩沖放大器的輸出電流來定義的，對于 ICL7107，充電電流的常規(guī)值為 Iint=4uA，則Rint=滿量程 /4uA。圖 4 中它和數(shù)碼管相連的腳以及電源腳是固定的，所以不加詳述。 下面闡述它的引腳功能和外圍元件參數(shù)的選擇 。而 N2 的計數(shù)隨 Vx 的不同 范圍為 0～ 1999，同時自動校零的計數(shù)范圍為 2999～8 基于 ICL7107數(shù)字電壓表的設(shè)計 1000，也就是測量周期總保持 4000 個 CPT 不變。若時鐘最小脈沖單元為 CPT ,則 CPTNT ?? 11 ， CPTNT ?? 22 ，代入（ 4）， 即有： N2= Vx (5) 可以得出測量的計數(shù)值 N2 與被測電壓 Vx 成正比。在此階段積分器輸出電壓 Vo=Qo/C(因為 Vo 與 Vx 極性相反 )， Qo 為 T1 時間內(nèi)恒流（ Vx/R）給電容器 C充電得到的電量，所以存在下式： Qo= dtRVxT *10?= 1TRVx (1) Vo=CQo= 1TRCVx (2) 第二章 課程設(shè)計方案、要求、任務(wù)實驗原理 7 圖 雙積分 AD 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 第三階段為反積分階段（測量階段），在此階段，邏輯控制電路把已經(jīng)充電至refV 的參考電容 refC 按與 XV 極性相反的方式經(jīng)緩沖器接到積分電路，這樣電容器 C將以恒定電流 RVref 放電，與此同時計數(shù)器開始計數(shù)，電容器 C 上的電量線性減小，當經(jīng)過時間 T2 后，電容器電壓減小到 0，由零值比較器輸出閘門控制信號再停止計數(shù)器計數(shù)并顯示出計數(shù)結(jié)果。這個階段稱為自動校零階段。 ICL7107 雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器的基本組成如圖 1 所示，它由積分器、過零比較器、邏輯控制電路、閘門電路、計數(shù)器、時鐘脈沖源、鎖存器、譯碼器及顯示等電路所組成。 雙積分 AD 的工作原理就 是基于上述電容器充放電過程中計數(shù)器讀數(shù) N2 與輸入電壓 Vx 成正比構(gòu)成的。所以，可以得出 T2也與 Vx成正比。 ，寫出實驗報告。 第二章 課程設(shè)計方案、要求、任務(wù)實驗原理 5 圖 系統(tǒng)方框圖 設(shè)計要求 用芯片 ICL7107 來實現(xiàn)電路功能； 、電容、液晶顯示器等器件； 、制作、調(diào)試，并畫出電路原理圖； ； 。測量范圍為直流 0 到 199mV， 0 到 ， 0 到 ， 0 到 ， 0 到 1999V，功 5 個量程。量程與基準電壓成 1比 1關(guān)系。能獲得超量程（ OR） 、欠量程（ UR） 信號，便于實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)換量程。 MC14433 是美國摩托羅拉公司生產(chǎn)的單片 A/D 轉(zhuǎn)換器，它適合構(gòu)成帶 BCD 碼輸出的 31/2 位 LED 顯示數(shù)字電壓表，是目前應(yīng)用較為普遍的一種低速 A/D 轉(zhuǎn)換 器 。 。 +5V 和 5V 兩組電源供電。 方案 2：主要 芯片有 ICL7107 和共陽極半導(dǎo)體數(shù)碼管 LED 組成。具有良好的可靠性，使用壽命長。 。芯片本身消耗電流僅 ,功耗為 16mW。 ，可以直接驅(qū)動 LCD 液晶顯示器。 、查閱資料和獨立完成電路設(shè)計的能力 第二章 課程設(shè)計方案、要求、任務(wù)實驗原理 3 第二章 課程設(shè)計方案、要求、任務(wù) 實驗原理 方案選擇 方案 1：主 要器件由芯片 ICL7107 和液晶顯示器 LCD 組成。 。 A/D 轉(zhuǎn)換器的工作原理。 數(shù)字電壓表應(yīng)用領(lǐng)域 數(shù)字電壓表通常被應(yīng)用以下任務(wù)： ； ； 于大規(guī)模的數(shù)字測量； ； 本文主要是研究基于 ICL7107 芯片、數(shù)字顯計數(shù)器的應(yīng)用。 ，微功耗。 。 。 。 隨著科學(xué)的發(fā)展，數(shù)字電壓表應(yīng)用越來越廣泛，下面介紹一下數(shù)字電壓表的組成和應(yīng)用領(lǐng)域。 關(guān)鍵詞： ICL7107 芯片、數(shù)字電壓表、數(shù)字電子秤、數(shù)字溫度計、 31/2位 A/D 轉(zhuǎn)換器 ABSTRACT ABSTRACT With the development of science and technology, the type of digital voltmeter, more and more function more and more