【正文】 管及濾波電容整流二極管 VD 的反向擊穿電壓 URM 應(yīng)滿足URM 2U 2（式 ）（式 ）額定工作電流 IF 應(yīng)滿足IF Io max濾波電容 C 的容量估算公式為（式 ）CIct ?Uip ? p（式 ）式中：ΔUipp—穩(wěn)壓器輸入端紋波電壓的峰峰值 Ic—電容 C 放電電流 t—電容 C 放電時(shí)間，t=T/2= 濾波電容 C 的耐壓值應(yīng)大于 2U 2 ，也可用下式估算T Io max 2 C ≥ (3 ~ 5) Ui min（式 ） 電源電路原理圖確定根據(jù)以上各式確定數(shù)值后，電路圖如下：圖 電源電路原理圖第四章數(shù)顯模塊的設(shè)計(jì)電源模塊設(shè)計(jì)完成后，接下來就是數(shù)顯模塊的設(shè)計(jì)。 A/D 轉(zhuǎn)換器原理隨著數(shù)字技術(shù)，特別是信息技術(shù)的飛速發(fā)展與普及，在現(xiàn)代控制、通信及檢測(cè) 等領(lǐng)域，為了提高系統(tǒng)的性能指標(biāo)，對(duì)信號(hào)的處理廣泛采用了數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)。這樣，就需要一種能在模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間起橋梁作用的電 路模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。 (1)逐次逼近法 逐次逼近式 A/D 是比較常見的一種 A/D 轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換的時(shí)間為微秒級(jí)。 基本原理是從高位到低位逐位試探比較，好像用天平稱物體，從重到輕逐級(jí)增減砝 碼進(jìn)行試探。然后再置逐次逼近寄存器次高位為 1，將寄存器中新的數(shù)字量送 D/A 轉(zhuǎn)換器，輸出的 Vo 再與 Vi 比較，若 VoVi，該位 1 被保留，否則被清除。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，將逐次逼近寄存器中的數(shù)字量送入緩 沖寄存器，得到數(shù)字量的輸出。 (2)雙積分法 采用雙積分法的 A/D 轉(zhuǎn)換器由電子開關(guān)、積分器、比較器和控制邏輯等部件組 成。 基本原理是將輸入電壓變換成與其平均值成正比的時(shí)間間隔，再把此時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換 成數(shù)字量，屬于間接轉(zhuǎn)換。Vi 越大，積分器輸出電壓越大，反向積分時(shí)間也越長(zhǎng)。 (3)電壓頻率轉(zhuǎn)換法 采用電壓頻率轉(zhuǎn)換法的 A/D 轉(zhuǎn)換器，由計(jì)數(shù)器、控制門及一個(gè)具有恒定時(shí)間的 時(shí)鐘門控制信號(hào)組成，如圖 所示。它包含有七段譯碼器、顯 示驅(qū)動(dòng)器、參考源和時(shí)鐘系統(tǒng)。 ICL7107 將高精度、通用性和真正的低成本很好的結(jié)合在一起，它有低于 10μV 的自動(dòng)校零功能，零漂小于 1μV/ C，低于 10pA 的輸入電流，極性轉(zhuǎn)換誤差小于一 個(gè)字。在用于測(cè)試量負(fù)載但 愿、壓力規(guī)管和其他橋式傳感器時(shí)會(huì)有更突出的優(yōu)點(diǎn)。O ICL7107 的管腳排列ICL7107 的管腳排列如圖 所示圖 ICL7107 的管腳排列圖各管腳說明如下： 1 端： U+ =5V，電源正端。 19 端：1 ab4， 千位數(shù)筆段驅(qū)動(dòng)輸出端， 由于 3 位的計(jì)數(shù)滿量程顯示為 “1999” 所以 ab4 ， 2輸出端應(yīng)接千位數(shù)顯示器顯示“1”字的 b 和 c 筆段。當(dāng)輸入信號(hào)的電壓極性為負(fù)時(shí)，負(fù)號(hào)顯示，如“” ；當(dāng)輸入信號(hào)的電壓極性為正時(shí)，極性負(fù)號(hào)不顯示如“” 。 27 端： INT，積分器輸出端，外接積分電容 C 。 29 端： AZ，積分器和比較器的反相輸入端，接自校零電容 C AZ 。由于兩端與高阻抗 CMOS 運(yùn)算放大器相連接， 可以忽略輸入信號(hào)的注入電流，輸入信號(hào)應(yīng)經(jīng)過 1M ? 電阻和 ?F 電容組成的濾 波電路輸入，以濾除干擾信號(hào)。 9～125 端： 十位數(shù)顯示器的筆段驅(qū)動(dòng)輸出端，各筆段輸出端分別與十位數(shù)顯示器對(duì)應(yīng)的筆 段 a～g 相連接。 32 端： COM，模擬公共電壓設(shè)置端，一般與輸入信號(hào)的負(fù)端，負(fù)基準(zhǔn)電壓端相接。 336 端： REFLO、 REFHI，外接基準(zhǔn)電壓低、高位端，由電源電壓分壓得到。 3340 端： OSC1~3 ，產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖的振蕩器的引出端，外接 RC1 元件。 每個(gè)測(cè)試周期分為 3 個(gè)階段， 他們分別是 1） 自動(dòng)校零階段（AZ） 2）信號(hào)積分階段（INT） 3）反向積分階段（DE） 。第一， 內(nèi)部高端輸入和低端輸入與外部管腳脫開，在內(nèi)部與模擬公共管腳短接。第三，(1)圍繞整個(gè)系統(tǒng)形成一個(gè)閉合回路，對(duì)自動(dòng)校零電容 CAZ 進(jìn)行充電，以補(bǔ)償緩沖放大器、 積分器和比較器的失調(diào)電壓。任何情況下，折合到輸入端的失調(diào)電壓小于 10μV。轉(zhuǎn)換器將 IN HI 和 IN LO 之間輸入的差動(dòng)輸入電壓進(jìn)行一固 定時(shí)間的積分，此差動(dòng)輸入電壓可以在一很寬的共模范圍內(nèi)：與正‘負(fù)電源的差距 各為 1V 之內(nèi)。在此積分階段的最后，積分信號(hào) 的極性也已經(jīng)確定了。低端輸入在芯片內(nèi)部連接到模擬公共端，高 端輸入通過先前已充電的參考電容進(jìn)行連接，內(nèi)部電路能使電容的極性正確地連接 以確保積分器的輸出能回到零。由于正負(fù)輸入電壓而在參考電容上造成的電壓差異會(huì)導(dǎo)致反轉(zhuǎn)誤差。 (6)模擬公共端 此管腳主要是為在電池供電的應(yīng)用場(chǎng)合或輸入信號(hào)相對(duì)與供電代能源是浮動(dòng)的 系統(tǒng)中建立一個(gè)公共電壓而設(shè)置的。 另外，片上參考源的一些不足也必須充分予以重視。由于塑料的熱阻比陶瓷的大，因此塑封 電路比陶瓷電路在這方面的性能要差，由于參考源的溫度系數(shù)、片上功耗和封裝的 熱阻等原因，會(huì)使接近滿量程時(shí)的噪聲從 25μVpp 上升到 80μVpp 。參考源有正溫度系數(shù)的電路在量程溢出 時(shí)會(huì)多出幾個(gè)字。相 似地，參考源為負(fù)溫度系數(shù)的電路會(huì)在溢出和非溢出讀值之間來回交替變化。所有這些問題在使用外部參考源時(shí)自然就解決 了。背極電壓的頻率為始終頻率除以 800，在每次三秒 讀數(shù)刷新速率時(shí)，它為 60Hz 的方波。 1）如圖 中所示，一外接振蕩器連接到第 40 腳。 該振蕩頻率被除以 4，然后再進(jìn)入下一級(jí)計(jì)數(shù)器，以形成一個(gè)測(cè)量周期的三個(gè)階 段。在輸入信號(hào)小于滿量程時(shí)，自動(dòng)校 零將參考源中為用足的部分進(jìn)行反積分，這樣，使得一個(gè)完整的測(cè)量過程為 4000 個(gè) ，而與輸入信號(hào)無(wú)關(guān)。 為使電路對(duì) 60Hz 的工頻有最大的抑制能力， 信號(hào)積分階段的時(shí)間應(yīng)為 60KH 的 工頻的整數(shù)值， 這樣， 可選的震蕩頻率為 240KHz、 120KHz、 80KHz、 60KHz、 48KHz、 40KHz 等，同樣地，為了對(duì) 50KHz 的工頻有最好的抑制能力，可選的振蕩頻率有 200KHz、100KHz、40KHz 等。圖 時(shí)鐘電路 A圖 時(shí)鐘電路 B 元器件的選擇 積分電阻緩沖放大器的積分器都帶有甲類輸出放大器，靜態(tài)電流均為 100μA 左右。積分電阻必須足夠大，以使在整個(gè)輸入 信號(hào)范圍內(nèi)的積分電流都落在這個(gè)線性度很好的區(qū)間。對(duì)于 2V 的滿量程，470KΩ是最優(yōu)的，滿量程為 200mV 時(shí)，可選 47KΩ。當(dāng) ICL7107 的模擬公共端做參考點(diǎn)時(shí)，積分器 輸出滿量程標(biāo)稱為 2V 時(shí)最佳，當(dāng) ICL7107 用+5V 電源供電，模擬公共端接地時(shí)，177。在每秒 3 個(gè)讀數(shù)時(shí)，CINT 的標(biāo)稱值分別為 μF 和 。 選擇積分電容的另一個(gè)要求時(shí)其漏電要小，以減少翻轉(zhuǎn)誤差。 自動(dòng)教校零電容自動(dòng)校零電容的大小對(duì)系統(tǒng)的噪聲會(huì)有些影響。推薦使用 電容，這樣，噪聲在合理范圍內(nèi)，同時(shí)，也加快了過 載時(shí)的恢復(fù)速度。然而，當(dāng)存在較大的共模電 壓（即 REF LO 管腳未與模擬公共端連接）和使用 200mV 的滿量程時(shí)，可選用較大的 電容，以防止產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)誤差。 振蕩器元件在所有的頻率范圍內(nèi)，推薦使用 100KΩ的振蕩電阻，振蕩電容的值用下式進(jìn)行 推算，f=。 參考電壓產(chǎn)生滿量程讀數(shù)值輸出（2000 個(gè)計(jì)數(shù)值）所需的模擬輸入電壓為 Vin=2VREF,這樣， 對(duì)于 200mV 和 2V 的量程，VREF 應(yīng)分別為 100mV 和 1V。 例如，在一稱重系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)者可能會(huì)希望傳感器的電壓輸出為 時(shí)，A/D 轉(zhuǎn) 換器的數(shù)字輸出為滿量程。這樣會(huì)使系統(tǒng)顯得簡(jiǎn)潔，并去掉了輸入端 的衰減網(wǎng)絡(luò)。5V 供電的 ICL7107 的輸入端可接受177。這對(duì)于測(cè)溫和稱重系統(tǒng)就 是一個(gè)例子：為方便地將數(shù)字輸出調(diào)為零，可將傳感器的輸出電壓接至 IN HI 和 COMMON 端，可調(diào)整的（或固定的）調(diào)零電壓加在 COMMON 和 IN LO 端。5V 的電源電壓，如果負(fù)電源沒有時(shí)，可利用時(shí)鐘輸出信 號(hào)，外接 2 只二極管、2 只電容和一塊廉價(jià)的繼承電路來產(chǎn)生這個(gè)負(fù)電源，如圖 所示。5V 電壓產(chǎn)生事實(shí)上，有些系統(tǒng)式可以不用負(fù)電源的，用單一+5V 供電的前提條件是： 。 。 總電路原理圖圖根據(jù)以上設(shè)計(jì)，連接后的總電路原理圖見附錄 1結(jié)束語(yǔ)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，介紹了一種可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的方案，從理論計(jì)算方面敘 述了此方案的原理和電路圖，同時(shí)通過試驗(yàn)驗(yàn)證了方案的可行性。此方案應(yīng)用的元器件無(wú)論是 7827924 還是 ICL7107 都是市場(chǎng)上最常見的 元器件之一，購(gòu)買這些元器件很方便。此電源僅僅應(yīng)用 3 個(gè)芯片便組 成了一個(gè)完整的穩(wěn)壓電源。 3）價(jià)格便 宜。 4）可調(diào)節(jié) 電壓。 這次設(shè)計(jì)中，遇到了很多問題，知識(shí)儲(chǔ)備的貧瘠，專業(yè)技能的欠缺，以及對(duì)畢 業(yè)設(shè)計(jì)的不熟悉，對(duì)本次設(shè)計(jì)或多或少的都有些影響，當(dāng)然，在老師的幫助下，都 一一解決了難題。致謝本次設(shè)計(jì)是在盛繼華老師悉心指導(dǎo)和親切關(guān)懷下，通過不斷的學(xué)習(xí)、討論、實(shí)踐 和修改完成的。在此，謹(jǐn)致以衷心的感謝和崇高的敬意‘祝 愿老師身體健康，工作順利，事業(yè)上取得更大成功。 最后要感謝的是各位參與畢業(yè)設(shè)計(jì)的老師和答辯組成員，感謝你們對(duì)我們畢業(yè) 設(shè)計(jì)的關(guān)心和操勞。附錄附錄 1：總電路原理圖