文档介绍：测控电路实验设计报告班级:姓名:学号:电压测量模块的设计一、实验目的应用测量电路课程有关理论设计一个简单的电压测量模块——数字电压表。在实践中提高学生对测控电路的设计能力,掌握数字电压表的结构和原理,熟悉调试的基本方法和技能。二、设计要求设计一个数字电压表,基本性能满足如下要求:1、输入基本量程:0―――±2Vdc,2、精度:%FS3、测量速率>2次/秒4、具有极性显示,溢出报警5、显示器件可用LED数码管6、具有较强的常模干扰抑制能力三、实验步骤1、了解数字电压表的工作原理2、按要求设计电路图3、深入了解主芯片及所有芯片、器件的性能参数4、在面包板上完成电路图的设计(器件排列合理整洁)5、调试,故障排除(常规仪器的使用)6、指示考核(操作,答辩)四、实验原理1、MC14433芯片的介绍双积分式ADC的品种很多,常用十进制码输出的,3位半ADC有CH7106系列和MC14433,表1列出了MC14433的性能和参数。它是CMOS电路,功耗很小。MC14433的输入为单端双极性。单端指的是输入模拟信号的一端必须为模拟地(模拟量公共点)。双极性指信号可正可负。MC14433自动调零,自动极性输出,自动量程控制信号输出,动态字位扫描BCD码输出,需外接基准电压(1v),基准电压也是单端的。2、MC14433的工作原理和内部结构MC14433在接好线并通电之后便不停地进行A/D转换,约每16400T完成一次A/D转换并输出转换结果。A/D转换周期共分为三个阶段,一是调零阶段,固定为To=1000T,二是输入信号积分阶段,固定为T1=4000T,其余时间为反积分阶段T2。输入信号越大则T2也越大。如图1所示。在整个A/D转换周期中锁存器不断输出数据。虽然MC14433一直在不断进行A/D转换,但并非每次转换结果都进入锁存器,只有在DU加一个正脉冲,才用刚转换完毕的结果更新锁存器的内容。因此为了使读出的总是最新结果,一般把EOC引脚和DU引脚相连。表1参数名称MC14433非线性±%±1个字转换速率(次/秒)3-10输出码状态BCD、非三态输出电平TTL和CMOS输入阻抗109基准电压VfsVfs工作电压(V)Vdd+-+8Vee---8静态功耗(mw)―――70oC时钟频率(KHz)内有30――100模拟输入单端,双极性基准电压单端图1双积分原理图图2是MC14433的内部结构示意图和电原理图。图中Rr,R1,C1,C0是外接元件,其余为内部电路。MC14433内部有时钟电路,只要外接电阻Rr,内部时钟就可正常工作。图中的线性电路包括模拟开关、极性选择、积分电路和比较器。MC14433是三位半ADC,千位只能输出1和0,其余可输出0--9的任一个。锁存器用于锁存A/D转换结果。多路选择用分时输出四个BCD码。溢出电路用于判别是否有溢出,如有溢出则输出溢出信号。极性判别电路用于判别输入极性的正负,从而向锁存器送信号,使输出结果反映极性。图2MC14433的内部结构示意图和电原理图3、MC14433的管脚功能和排列图图3是MC14433的管脚图。各管脚的功能和参数说明如下:图3MC14433的管脚图VAG:模拟地,各电压以此为基准VRF:基准电压输入管脚。若VRS=2V,则VFF=2V,若VFS=200mv,则VRF=200mv。VOD:电源正端,+5VVEE:电源负端,-5VVSS:电源负端,应保证VDD-3≧VSS≧。当VFS为200mv时,为保证误差小,较好的值为VDD=+6V,VEE=-6VEOC:转换周期结束标志。每次转换结束,在EOC脚输出一个宽为半个时钟周期的正脉冲VI:模拟信号输入脚。VI的范围为0v――±VRFOR:溢出标志,若∣VI∣>VRF,则OR=0,表示溢出。反之,OR=1R1,R1/C1,C1:积分电阻R1和积分电容C1接线脚。R1接于引脚R1与R1/C1间,C1接于引脚R1/C1与C1间R1和C1的取值为R1C1≥4000︱VI︱/[fcp(VDD-VFD-)]。fcp为时钟频率。若取fcp=82KHz,VDD=5V,VFS=VRF=2V,Vi的最大值为2V,算得R1C1=。若取C1=,则R1=470KCLKI,CLK0:时钟输入输出端。若采用内部时钟源,在CLKI为时钟脉冲输入端,CLKI的电压基准为VEE,CLK0为时钟输出端。若采用内部,Rr与fcp间的关系可查曲线。查曲线知,若Rr=270K,则fcp=82KHz,若取Rr=200K,则fcp=147KHzC01,C02:外接失调电容C0接线端。一般取C0=,以供自动调零。DU:实时输出控制