XL5135V型数显表头测绘电路.doc

XL5135V型数显表头的测绘电路 数字电压表双称数字面板表头（简称数显表头），它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。目前，由各种单片A/D 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等领域，显示出强大的生命力。与此同时，由数显表头扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。 与机械指针式表头相比，数显表头将幅度（刻度）指示变为更为直观和精确的数字指示；指针式表头为电流驱动型器件，输入阻抗较低，对驱动电路有要求，显示误差较大。数显表头为电压驱动表头，几乎不从信号源吸收电流，输入阻抗大为提高，显示精度较高。 早期的数显表头电路，由分立器件的逻辑控制电路、A/D转换电路、锁存器、译码器电路、显示驱动电路等构成，结构庞杂，制作成本较高。单芯片ICL7107（7106）集成器件的出现，其低成本大批量的生产条件，推动了数显表头的应用和普及。 在各种只要监示，对控制无要求的生产场所，数显表头受到欢迎。一些厂商迎合市场需求，专业生产各种规格的数显表头，供用户选购，用于对各种物理量进行显示监控，如DC10V型数显表头，可驳接于变频器的10V转速输出接口，用于显示变频器的即时转速；2V表头用于驳接称重传感器的输出信号，显示称重重量等。 1、XL5135V型数显表头的电路原理 本例数显表头相关工作参数：量程0～±2V显示0～±199.9；显 示：15mm（ LED）红色或绿色字体；读 数：三位半（1999计数）；具有（零输入时）自动调零、（输入信号极性变时）自动极性转换、（超量程时）超量程指示功能；可用外部跳线设定小数点的位数；单供电电源+5V；外型尺寸：宽79mm×高42.5mm×深25.5mm。 表头采用核心器件为三位半A/D转换器ICL7107，内含驱动电路，外围电路简单，能对输入模拟电压信号转换为数字量显示输出。 供电电源+5V加到ICL7107的1脚，输入信号从31、30脚进入，36脚为A/D转换基准电压输入端，由电位器、电阻对+5V分压，LM358双端精准稳压器件二次稳压以提高显示精度，由电位器活动端取出1V基准电压，决定数显表头的量程为0~2V。ILC7107的26脚另需一路-5V供电电源，由六反相器集成电路HEF4069对38脚输出的振荡信号处理而成，经滤波电路由26脚输入。第一级反相器电路对38脚输出的振荡信号进行反相放大，以提高驱动能力后，驱动另5路并联反相器电路，以提升电流输出能力，输出脉冲电压经电容耦合，二极管半波整流和由电容电阻滤波后得到-5V供电电源。 因为仪表具有3位半显示功能，可据显示数值范围的要求，选择某显示位的小数点是否点亮，将某位小数点发光二极管串接的680Ω电阻与供电地短接，即可点亮该位小数点。 图1 XL5135V型数显表头电路 表头采用核心器件为三位半A/D转换器ICL7107，内含驱动电路，外围电路简单，能对输入模拟电压信号转换为数字量显示输出。 供电电源+5V加到ICL7107的1脚，输入信号从31、30脚进入，36脚为A/D转换基准电压输入端，由电位器、电阻对+5V分压，LM358双端精准稳压器件二次稳压以提高显示精度，由电位器活动端取出1V基准电压，决定数显表头的量程为0~2V。ILC7107的26脚另需一路-5V供电电源，由六反相器集成电路HEF4069对38脚输出的振荡信号处理而成，经滤波电路由26脚输入。第一级反相器电路对38脚输出的振荡信号进行反相放大，以提高驱动能力后，驱动另5路并联反相器电路，以提升电流输出能力，输出脉冲电压经电容耦合，二极管半波整流和由电容电阻滤波后得到-5V供电电源。 因为仪表具有3位半显示功能，可据显示数值范围的要求，选择某显示位的小数点是否点亮，将某位小数点发光二极管串接的680Ω电阻与供电地短接，即可点亮该位小数点。 2、ILC7107芯片功能和工作原理 ICL7107/ICL7106（用于驱动LCD液晶显示屏）是高性能、低功耗的3位半A/D转换器，可用于直接驱动LED数码管或液晶屏。双列直插塑封器件为40引脚，贴片式封装为44引脚器件。本文内容重点在ICL7107（双列直插40引脚）器件应用原理的分析。 ICL7107 是双积分型的A/D 转换器，还集成了A/D 转换器的模拟部分电路，如缓冲器、积分器、电压比较器、正负电压参考源和模拟开关，以及数字电路部分如振荡源、计数器、锁存器、译码器、驱动器和控制逻辑电路等，使用时只需外接少量的电阻、电容元件和显示器件，就可以完成模拟到数字量的转换。ICL7107 的一个周期为用4000 个计数脉冲时间作为A/D 转换的一个周期时间，每个周期分成自动稳零（AZ）、信号积分（INT）和反