三位半電壓表電路的設(shè)計(jì)

1、-PAGE . z. . . . . 資料. . .量程轉(zhuǎn)換模塊Output采用多量程選擇的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，可設(shè)計(jì)四個(gè)分壓電阻大小分別為900K，90K，9K和1K。用無(wú)觸點(diǎn)模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)量程的切換?；鶞?zhǔn)電壓模塊這個(gè)模塊由MC1403和電位器構(gòu)成, 提供精細(xì)電壓，供A/D 轉(zhuǎn)換器作參考電壓.3 1/2位A/D電路模塊直流數(shù)字電壓表的核心器件是一個(gè)間接型A / D轉(zhuǎn)換器，這個(gè)模塊由MC14433和積分元件構(gòu)成,將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。字形譯碼驅(qū)動(dòng)電路模塊這個(gè)模塊由MC4511構(gòu)成 ,將二十進(jìn)制(BCD)碼轉(zhuǎn)換成七段信號(hào)。顯示電路模塊這個(gè)模塊由LG5641AH構(gòu)成,將譯碼器輸出的七段信號(hào)進(jìn)展數(shù)

2、字顯示，讀出A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果。2實(shí)驗(yàn)芯片簡(jiǎn)介：數(shù)字顯示電壓表將被測(cè)模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并進(jìn)展實(shí)時(shí)數(shù)字顯示。該系統(tǒng)如圖1 所示可采用MC14433三位半A/D 轉(zhuǎn)換器、MC1413七路達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器陣列、CD4511 BCD到七段鎖存-譯碼-驅(qū)動(dòng)器、能隙基準(zhǔn)電源MC1403和共陰極LED發(fā)光數(shù)碼管組成。本系統(tǒng)是三位半數(shù)字電壓表,三位半是指十進(jìn)制數(shù)00001999。所謂3位是指?jìng)€(gè)位、十位、百位，其數(shù)字圍均為09，而所謂半位是指千位數(shù)，它不能從0變化到9，而只能由0變到l，即二值狀態(tài)，所以稱為半位。各局部的功能如下： 三位半A/D轉(zhuǎn)換器(MC14433)：將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)?；鶞?zhǔn)電源(MC

3、1403)：提供精細(xì)電壓，供A/D 轉(zhuǎn)換器作參考電壓。譯碼器(MC4511)：將二十進(jìn)制(BCD)碼轉(zhuǎn)換成七段信號(hào)。驅(qū)動(dòng)器(MC1413)：驅(qū)動(dòng)顯示器的a，b，c，d，e，f，g七個(gè)發(fā)光段，驅(qū)動(dòng)發(fā)光數(shù)碼管(LED)進(jìn)展顯示。顯示器：將譯碼器輸出的七段信號(hào)進(jìn)展數(shù)字顯示，讀出A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。工作過(guò)程如下：三位半數(shù)字電壓表通過(guò)位選信號(hào)DS1DS4進(jìn)展動(dòng)態(tài)掃描顯示，由于MC14433電路的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果是采用BCD碼多路調(diào)制方法輸出，只要配上一塊譯碼器，就可以將轉(zhuǎn)換結(jié)果以數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)四位數(shù)字的LED發(fā)光數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示。DS1DS4輸出多路調(diào)制選通脈沖信號(hào)。DS選通脈沖為高電平時(shí)表示對(duì)應(yīng)的數(shù)位被選通

4、，此時(shí)該位數(shù)據(jù)在Q0Q3端輸出。每個(gè)DS選通脈沖高電平寬度為18個(gè)時(shí)鐘脈沖周期，兩個(gè)相鄰選通脈沖之間間隔2個(gè)時(shí)鐘脈沖周期。DS和EOC的時(shí)序關(guān)系是在EOC 脈沖完畢后，緊接著是DS1輸出正脈沖。以下依次為DS2，DS3和DS4。其中DS1對(duì)應(yīng)最高位(MSD)，DS4則對(duì)應(yīng)最低位(LSD)。在對(duì)應(yīng)DS2，DS3和DS4選通期間，Q0Q3輸出BCD全位數(shù)據(jù)，即以8421碼方式輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)字09在DS1選通期間，Q0Q3輸出千位的半位數(shù)0或l及過(guò)量程、欠量程和極性標(biāo)志信號(hào)。在位選信號(hào)DS1選通期間Q0Q3的輸出容如下：Q3表示千位數(shù)，Q3=0代表千位數(shù)的數(shù)宇顯示為1，Q3=1代表千位數(shù)的數(shù)字顯示為0

5、。Q2表示被測(cè)電壓的極性，Q2的電平為1，表示極性為正，即U*0；Q2的電平為0，表示極性為負(fù)，即U*1999，則溢出。|U*|UR則 輸出低電平。當(dāng) = 1時(shí)，表示|U*|VREF 時(shí)，OR輸出低電平，正常量程OR為高電平。(16)(19) 端：對(duì)應(yīng)為DS4DS1，分別是多路調(diào)制選通脈沖信號(hào)個(gè)位、十位、百位和千位輸出端，當(dāng)DS端輸出高電平時(shí)，表示此刻Q。Q3 輸出的BCD 代碼是該對(duì)應(yīng)位上的數(shù)據(jù)。(20)23端：對(duì)應(yīng)為Q0-Q3，分別是A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)輸出BCD代碼的最低位(LSB)、次低位、次高位和最高位輸出端。(24) 端：VDD，整個(gè)電路的正電源端。2七段鎖存-譯碼-驅(qū)動(dòng)器CD45

6、11 CD4511 是專用于將二-十進(jìn)制代碼(BCD)轉(zhuǎn)換成七段顯示信號(hào)的專用標(biāo)準(zhǔn)譯碼器，它由4位鎖存器，7段譯碼電路和驅(qū)動(dòng)器三布分組成。(1) 四位鎖存器(LATCH)：它的功能是將輸入的A，B，C 和D代碼存放起來(lái)，該電路具有鎖存功能，在鎖存允許端LE 端，即LATCHENABLE控制下起鎖存數(shù)據(jù)的作用。當(dāng)LE=1時(shí)，鎖存器處于鎖存狀態(tài)，四位鎖存器封鎖輸入，此時(shí)它的輸出為前一次LE=0時(shí)輸入的BCD碼；當(dāng)LE=0時(shí)，鎖存器處于選通狀態(tài)，輸出即為輸入的代碼。由此可見(jiàn)，利用LE 端的控制作用可以將*一時(shí)刻的輸入BCD代碼存放下來(lái)，使輸出不再隨輸入變化。(2) 七段譯碼電路：將來(lái)自四位鎖存器輸出

7、的BCD 代碼譯成七段顯示碼輸出，MC4511中的七段譯碼器有兩個(gè)控制端：LT(LAMP TEST)燈測(cè)試端。當(dāng)LT = 0時(shí)，七段譯碼器輸出全1，發(fā)光數(shù)碼管各段全亮顯示；當(dāng)LT = 1時(shí)，譯碼器輸出狀態(tài)由BI端控制。 BI (BLANKING)消隱端。當(dāng)BI = 0時(shí)，控制譯碼器為全0輸出，發(fā)光數(shù)碼管各段熄滅。BI = 1時(shí)，譯碼器正常輸出，發(fā)光數(shù)碼管正常顯示。上述兩個(gè)控制端配合使用，可使譯碼器完成顯示上的一些特殊功能。(3) 驅(qū)動(dòng)器：利用部設(shè)置的NPN 管構(gòu)成的射極輸出器，加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，使譯碼器輸出驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)20mA。CD4511電源電壓VDD的圍為5V-15V，它可與NMOS電路或TT

8、L電路兼容工作。CD4511采用16引線雙列直插式封裝，引腳分配和真值表參見(jiàn)圖2。使用CD451l時(shí)應(yīng)注意輸出端不允許短路，應(yīng)用時(shí)電路輸出端需外接限流電阻。3七路達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器陣列MC1413 MC1413采用NPN達(dá)林頓復(fù)合晶體管的構(gòu)造，因此具有很高的電流增益和很高的輸入阻抗，可直接承受MOS 或CMOS 集成電路的輸出信號(hào)，并把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成足夠大的電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)各種負(fù)載該電路含有7個(gè)集電極開(kāi)路反相器(也稱OC0門)。MC1413電路構(gòu)造和引腳如圖3所示，它采用16引腳的雙列直插式封裝。每一驅(qū)動(dòng)器輸出端均接有一釋放電感負(fù)載能量的續(xù)流二極管。4高精度低漂移能隙基準(zhǔn)電源MC1403 MC1403的

9、輸出電壓的溫度系數(shù)為零，即輸出電壓與溫度無(wú)關(guān)該電路的特點(diǎn)是： 溫度系數(shù)??； 噪聲??； 輸入電壓圍大，穩(wěn)定性能好,當(dāng)輸入電壓從+45V變化到+15V時(shí)，輸出電壓值變化量小于3mV；輸出電壓值準(zhǔn)確度較高，y。值在2.475V2.525V 以； 壓差小，適用于低壓電源； 負(fù)載能力小，該電源最大輸出電流為10mA。MC1403用8條引線雙列直插標(biāo)準(zhǔn)封裝，如圖4所示。圖1 數(shù)字電壓表構(gòu)造圖參數(shù)計(jì)算積分電阻電容的選擇：積分電阻電容的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際條件而定。假設(shè)時(shí)鐘頻率為 66kHz，CI一般取 0.1F。RI的選取與量程有關(guān)。量程為 2V 時(shí)，取 RI為 470k；量程為 200mV 時(shí)，取 RI為 27 k。選取 RI和 CI的計(jì)算公式如下：RI=U*(MA*)*T/(CI*UC )式中，UC為積分電容上充電電壓幅度, UC=VDD-U*(MA*)-U, U=0.5V;T=4000/fclk例如，假定 CI=0.1F，VDD=5V，fCLK=66kHz。當(dāng)