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一、课题名称:3½直流数字电压表二、内容摘要:
数字电压表是常用的测量仪表之一,与同级别的指针式电压表相比较,使用方便,测量更准确,因此广泛使用。它由模拟电路和数字电路两部分组成,模拟部分包括转换式输入放大器、基准电压源和A/D转换电路。数字部分包括计数器、译码驱动显示及逻辑控制。
3½直流数字电压表具有以下7大特点:(1)显示清晰直观,读数准确(2)显示位数本设计中显示的位数为3位(3)高准确度(4)分辨率高(5)测量速率快(6)输入阻抗高(7)集成度高微功耗新型数字电压表采用CMOS集成电路,整机功耗很低。
三、设计内容及设计要求:
1.了解双积分式A/D转换器的工作原理
2.熟悉位A/D转换器MC14433的性能及其引脚功能3.掌握用MC14433构成直流数字电压表的方法4.设计一个具有三位的十进制数字显示电压表
四、试验器件清单:
1.MC1403基准电源(1个)2.MC14433A/D转换器(1个)3.CD4511译码驱动(1个)4.LED共阴极数码管(4个)5.MC1413(ULN2003)(1个)6.电阻:10K(3个)1K(2个)47K(2个)3K(1个)470K(2个)100Ω(10个)10K的滑动变阻器(2个)7.电容:0.01µF(1个)0.1µF(3个)8.排针若干9.覆铜板(2个)10.导线若干11.电池盒(2个)
五、设计的系统方案:
根据数字电路课程设计要求,在指定时间内系统的完成电路的设计、组装以及调试。一、选题,根据数字电路技术基础课本大纲的要求,在网上搜集课题,筛选出能够体现和运用数字电路基本知识点的选题,确定设计方向。二、根据选题进行思考,找出选题涉及的知识点,根据工作原理和相关专业知识,做到理解透彻,理清设计思路。三、系统的对选题进行有层次的设计,画出初始电路图,再进一步的改进。四、根据电路图连线、调试,使电路完成预期的设计要求和功能,并使电路达到最好的运行状态。
六、电路的工作原理:
直流数字电压表的核心器件是一个间接型A/D转换器,它首先将输入的模
拟电压信号变换成易于准确测量的时间量,然后在这个时间宽度里用计数器计时,计数结果就是正比于输入模拟电压信号的数字量。1、V-T变换型双积分A/D转换器
图1是双积分ADC的控制逻辑框图。它由积分器(包括运算放大器A1和RC积分网络)、过零比较器A2,N位二进制计数器,开关控制电路,门控电路,参考电压VR与时钟脉冲源CP组成。
图1双积分ADC原理框图
转换开始前,先将计数器清零,并通过控制电路使开关SO接通,将电容C充分放电。由于计数器进位输出QC=0,控制电路使开关S接通vi,模拟电压与积分器接通,同时,门G被封锁,计数器不工作。积分器输出vA线性下降,经零值比较器A2获得一方波vC,打开门