文档介绍：沈阳航空航天大学
课程设计
简易数字电压表电路的设计
班级/ 学号
学生姓名
指导教师
沈阳航空航天大学
课程设计任务书
课程名称电子技术综合课程设计
院(系) 自动化学院专业自动化
班级 84070202 学号 2008040702054 姓名卢广龙
课程设计题目简易数字电压表电路的设计
课程设计时间: 2010 年 12 月 06 日至 2010 年 12 月 26 日
课程设计的内容及要求:
一、设计说明
设计一个简易数字电压表,它可以测量直流、交流电压。其参考原理框图如图1所示。
ux
分压电路
输入保护及
缓冲电路
交、直流
转换电路
压频转换电路
计数、译码
显示电路
AC
AC
DC
DC
图1数字电压表的原理框图
二、技术指标
测量电压的技术指标如表所示。
测量项目
量程
准确度
(23±5℃)
输入电阻
分辨力
最大允许电压
DCV
2V
±(%RDG
+3字)
10MΩ
1mV
500V
20V
10mV
ACV(RMS)
(40Hz~1kHz)
2V
±(%RDG
+3字)
10MΩ
1mV
±500V
20V
10mv
三、设计要求
,应考虑成本,要求采用LED显示。各量程的转换采用开关转换。
,通过分析计算确定电路和元器件参数。
(元器件标准化,电路图规范化)。
四、实验要求
;验证所设计的电路。
。
五、推荐参考资料
、. [M]北京:人民邮电出版社,1993年
2. 阎石. 数字电子技术基础. [M]北京:高等教育出版社,2006年
3. 童诗白、. [M]北京:高等教育出版社,2006年
4. . [M]北京:国防工业出版社,2002年
5. . [M]北京:电子工业出版社,2003年
六、按照要求撰写课程设计报告
指导教师年月日
负责教师年月日
学生签字年月日
成绩评定表
评语、建议或需要说明的问题:
指导教师签字: 日期:
成绩
一、概述
数字电压表简称DVM,它是采用数字化测量技术设计的电压表。数字电压表自1952年问世以来,已有50多年的发展史,大致经历了五代产品。第一代产品是20世纪50年代问世的电子管数字电压表,第二代产品属于20世纪60年代出现的晶体管数字电压表,第三代产品为20世纪70年代研制的中、小规模集成电路的DVM。近年来,国内外相继推出由大规模集成电路(LSI)或超大规模集成电路(VLSI)构成的数字电压表、智能数字电压表,分别属于第四代、第五代产品。它们不仅开创了电子测量的先河,更以其高准确度、高可靠性、高分辨力、高性价比等优良特性而受到人们的青睐。
二、方案分析
此设计主要利用压频转换实现对电压的测量。被测电压经过分压电路及缓冲、保护电路(若被测电压是交流,还需要经过SW1开关的切换进行交、直流转换),输入压频转换器,输出频率值与输入电压值成正比的脉冲信号,利用逻辑控制电路,对输出的脉冲在1秒内进行计数、译码、显示,从而实现对被测电压的数字显示。
本方案中的SW1开关,是为了实现交、直流档的转换,SW2开关是为了实现2V、20V电压档的转换,SW3开关是为了实现清零功能,清零后可以进行下一次测量。
此方案精度较高,基本能达到要求,而且元器件较少,造价低廉,使用起来方便。
本方案的原理方框图如图1所示:
分压缓冲保护电路
压频转换电路
计数译码显示电路
交直流转换电路
逻辑控制电路
直流
交流
ux
图1 简易数字电压表的原理框图
三、电路设计
1、分压电路、输入保护及缓冲电路
电路图见图2。
该电路采用SW开关进行量程选择,开关在上是2V档,同时第四位数码管后的小数点亮,开关在下是20V档,同时第三位数码管后小数点亮。为满足要求,用电阻进行分压。用两个反并联的二极管作为输入保护,防止输入电压过大烧毁后续电路。为使电压表获得较高的输入阻抗,以提高测量准确度,采用了输入阻抗较高的集成运放TLC2252。将运放接成电压跟随器以获取并输出被测电压,起到缓冲作用。
图2 分压、保护及缓冲电路
2、交、直流转换电路
电路图见图3。
该电路能够实现对小信号进行绝对值运算。电路中选择,,。
当输入电压>0时,二极管D2导通, D1截止,第一个运放的输出电压。故。
当<0时,二极管D2截止,D1导通,=0,故。
由上述可知