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数字显示电压表将被测模拟量转换为数字量,并进行实时数字显示。该系统(如图1 所示)可采用MC14433— 各部分的功能如下: 工作过程如下: 在位选信号DS1选通期间Q0~Q3的输出内容如下:Q3表示千位数,Q3=0代表千位数的数宇显示为1,Q3=1代表千位数的数字显示为0。Q2表示被测电压的极性,Q2的电平为1,表示极性为正,即UX>0,Q2的电平为0,表示极性为负,即UX1999,则溢出。|UX|>UR则OR 输出低电平。当OR = 1时,表示|UX| 直接相连,当UX超出量程范围时,OR输出低电平,即OR = 0 →BI/> = 0 ,MC4511译码器输出全0,使发光数码管显示数字熄灭,而负号和小数点依然发亮。 图1
除“模拟电路”以外,MC14433 内部含有四位十进制计数器,对反积分时间进行3位半BCD码计数(0~1999),并锁存于 MC14433内部的控制逻辑是A/D 转换的指挥中心,它统一控制各部分电路的工作。根据比较器的输出极性接通电子模拟开关,完成A/D转换各个阶段的开关转换,产生定时转换信号以及过量程等功能标志信号。在对基准电压VREF 进行积分时,控制逻辑令4位计数器开始计数,完成A/D 转换。 MC14433内部具有时钟发生器,它通过外接电阻构成的反馈,井利用内部电容形成振荡,产生节拍时钟脉冲,使电路统一动作,这是一种施密特触发式正反馈RC 多谐振荡器,一般外接电阻为360kΩ时,振荡频率为100kHz;当外接电阻为470kΩ时,振荡频率则为66kHz,当外接电阻为750kΩ时,振荡频率为50kHz。若采用外时钟频率。则不要外接电阻,时钟频率信号从CPI(10脚)端输入,时钟脉冲CP 信号可从CPO(原文资料为CLKO)(11脚)处获得。MC14433内部可实现极性检测,用于显示输入电压UX 的正负极性;而它的过载指示(溢出)的功能是当输入电压Vx 超出量程范围时,输出过量程标志OR(低有效)。 MC14433是双斜率双积分A/D 转换器,采用电压—时间间隔(V/T)方式,通过先后对被测模拟量电压UX和基准电压VREF 的两次积分,将输入的被测电压转换成与其平均值成正比的时间间隔,用计数器测出这个时间间隔对应的脉冲数目,即可得到被测电压的数字值。双积分过程可以做如下概要理解: 首先对被测电压UX 进行固定时间T1、固定斜率的积分,其中T1=4000Tcp。显然,不同的输入电压积分的结果不同(不妨理解为输出曲线的高度不同)。然后再以固定电压VREF 以及由RI,CI所决定的积分常数按照固定斜率反向积分直至积分器输出归零,显然对于上述一次积分过程形成的不同电压而言,这一次的积分时间必然不同。于是对第二次积分过程历经的时间用时钟脉冲计数,则该数N就是被测电压对应的数字量。由此实现了A/D转换。积分电阻电容的选择应根据实际条件而定。若时钟频率为66kHz,CI一般取0.1μF。RI的选取与量程有关,量程为2V时,取RI为470kΩ;量程为200mV时,取RI为27kΩ。选取RI 和CI 的计算公式如下: 式中,ΔUC为积分电容上充电电压幅度,ΔUC = VDD - UX(max) - ΔU,ΔU = 0.5V,
MC14433 采用24引线双列直插式封装,外引线排列,参考图1的引脚标注,各主要引脚功能说明如下:(1) 端:VAG,模拟地,是高阻输入端,作为输入被测电压UX和基准电压VREF的参考点地。(2) 端:RREF,外接基准电压输入端。(3) 端:UX,是被测电压输入端。(4) 端:RI,外接积分电阻端。(5) 端:RI/CI,外接积分元件电阻和电容的公共接点。(6) 端,C1,外接积分电容端,积分波形由该端输出。(7) 和 (8) 端:C01和C02,外接失调补偿电容端。推荐外接失调补偿电容C0取0.1μF。(9) 端:DU,实时输出控制端,主要控制转换结果的输出,若在双积分放电周期即阶段5开始前,在DU端输入一正脉冲,则该周期转换结果将被送入输出锁存器并经多路开关输出,否则输出端继续输出锁存器中原来的转换结果。若该端通过一电阻和EOC 短接,则每次转换的结果都将被输出。(10) 端:CPI (CLKI),时钟信号输入端。(11) 端:CPO (CLKO),时钟信号输出端。(12) 端:VEE,负电源端,是整个电路的电源最负端,主要作为模拟电路部分的负电源,该端典型电流约为0.8mA,所有输出驱动电路的电流不流过该端,而是流向VSS端。(13) 端:VSS 负电源端.(14) 端:EOC,转换周期结束标志输出端,每一A/D转换周期结束,EOC端输出一正脉冲,其脉冲宽度为时钟信号周期的1/2。(15) 端:OR ,过量程标志输出端,当|UX|>VREF 时,OR输出低电平,正常量程OR为高电平。(16)~(19) 端:对应为DS4~DS1,分别是多路调制选通脉冲信号个位、十位、百位和千位输出端,当DS端输出高电平时,表示此刻Q。~Q3 输出的BCD 代码是该对应位上的数据。(20)~(23)端:对应为Q0-Q3,分别是A/D 转换结果数据输出BCD代码的最低位(LSB)、次低位、次高位和最高位输出端。(24) 端:VDD,整个电路的正电源端。2.七段锁存-译码-驱动器CD4511CD4511 是专用于将二-十进制代码(BCD)转换成七段显示信号的专用标准译码器,它由4位锁存器,7段译码电路和驱动器三布分组成。(1) 四位锁存器(LATCH):它的功能是将输入的A,B,C 和D代码寄存起来,该电路具有锁存功能,在锁存允许端(LE 端,即LATCHENABLE)控制下起锁存数据的作用。当LE=1时,锁存器处于锁存状态,四位锁存器封锁输入,此时它的输出为前一次LE=0时输入的BCD码;当LE=0时,锁存器处于选通状态,输出即为输入的代码。由此可见,利用LE 端的控制作用可以将某一时刻的输入BCD代码寄存下来,使输出不再随输入变化。(2) 七段译码电路:将来自四位锁存器输出的BCD 代码译成七段显示码输出,MC4511中的七段译码器有两个控制端:① LT (LAMP TEST)灯测试端。当LT = 0时,七段译码器输出全1,发光数码管各段全亮显示;当LT = 1时,译码器输出状态由BI端控制。② BI (BLANKING)消隐端。当BI = 0时,控制译码器为全0输出,发光数码管各段熄灭。BI = 1时,译码器正常输出,发光数码管正常显示。上述两个控制端配合使用,可使译码器完成显示上的一些特殊功能。(3) 驱动器:利用内部设置的NPN 管构成的射极输出器,加强驱动能力,使译码器输出驱动电流可达20mA。CD4511电源电压VDD的范围为5V-15V,它可与NMOS电路或TTL电路兼容工作。CD4511采用16引线双列直插式封装,引脚分配和真值表参见图2。使用CD451l时应注意输出端不允许短路,应用时电路输出端需外接限流电阻。3.七路达林顿驱动器阵列MC1413MC1413采用NPN达林顿复合晶体管的结构,因此具有很高的电流增益和很高的输入阻抗,可直接接受MOS 或CMOS 集成电路的输出信号,并把电压信号转换成足够大的电流信号驱动各种负载.该电路内含有7个集电极开路反相器(也称OC0门)。MC1413电路结构和引脚如图3所示,它采用16引脚的双列直插式封装。每一驱动器输出端均接有一释放电感负载能量的续流二极管。 4.高精度低漂移能隙基准电源MC1403MC1403的输出电压的温度系数为零,即输出电压与温度无关.该电路的特点是:① 温度系数小;② 噪声小;③ 输入电压范围大,稳定性能好,当输入电压从+4.5V变化到+15V时,输出电压值变化量小于3mV;④输出电压值准确度较高,y。值在2.475V~2.525V 以内;⑤ 压差小,适用于低压电源;⑥ 负载能力小,该电源最大输出电流为10mA。MC1403用8条引线双列直插标准封装,如图4所示。 图2 CD4511 引脚功能图及其真值表
图3 MC1413管脚功能图及内部结构 图4 MC1403引脚功能图 |
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