综合实验三 位直流数字电压表 .docVIP

综合实验三 位直流数字电压表 一、实验目的 　　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CC14433的性能及其引脚功能 3、掌握用CC14433构成直流数字电压表的方法 二、实验原理 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3－1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3－1 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G，计数器开始计数，当输入2n 个时钟脉冲后t＝T1，各触发器输出端Dn-1～DO 由111…1回到000…0，其进位输出QC＝1，作为定时控制信号，通过控制电路将开关S转换至基准电压源－VR，积分器向相反方向积分，vA开始线性上升，计数器重新从0开始计数，直到t＝T2，vA下降到0，比较器输出的正方波结束，此时计数器中暂存二进制数字就是vi 相对应的二进制数码。 　　2、位双积分A / D转换器CC14433的性能特点 CC14433是CMOS双积分式位A / D转换器，它是将构成数字和模拟电路的约7700多个MOS晶体管集成在一个硅芯片上，芯片有24只引脚，采用双列直插式，其引脚排列与功能如图18－2所示。 图3－2 CC14433引脚排列 引脚功能说明： VAG（1脚）：被测电压VX和基准电压VR的参考地 VR（2脚）：外接基准电压（2V或200mV）输入端 VX（3脚）：被测电压输入端 R1（4脚）、R1 ／C1（5脚）、C1（6脚）：外接积分阻容元件端 C1＝0.1μf（聚酯薄膜电容器），R1＝470KΩ（2V量程）； R1＝27KΩ（200mV量程）。 C01（7脚）、C02（8脚）：外接失调补偿电容端，典型值0.1μf。 DU（9脚）：实时显示控制输入端。若与EOC（14脚）端连接，则每次A / D转换均显示。 CP1 （10脚）、CPo （11脚）：时钟振荡外接电阻端，典型值为470KΩ。 VEE （12脚）：电路的电源最负端，接－5V。 VSS （13脚）：除CP外所有输入端的低电平基准（通常与1脚连接）。 EOC（14脚）：转换周期结束标记输出端，每一次A / D转换周期结束， EOC 输出一个正脉冲，宽度为时钟周期的二分之一。 （15脚）：过量程标志输出端，当｜VX｜＞VR 时，输出为低电平。 DS4～DS1 （16～19脚）：多路选通脉冲输入端，DS1对应于千位，DS2 对应于百位，DS3 对应于十位，DS4对应于个位。 Q0～Q3 （20～23脚）：BCD码数据输出端，DS2、DS3、DS4选通脉冲期间，输出三位完整的十进制数，在DS1选通脉冲期间，输出千位0或1及过量程、欠量程和被测电压极性标志信号。 CC14433具有自动调零，自动极性转换等功能。可测量正或负的电压值。当CP1 、CP0 端接入470KΩ 电阻时，时钟频率≈66KHz，每秒钟可进行4次A / D转换。它的使用调试简便，能与微处理机或其它数字系统兼容，广泛用于数字面板表，数字万用表，数字温度计，数字量具及遥测、遥控系统。 3、位直流数字电压表的组成（实验线路）线路结构如图3－3所示。 （1）被测直流电压VX经A / D转换后以动态扫描形式输出，数字量输出端Q0 Q1 Q2 Q3 上的数字信号(8421码)按照时间先后顺序输出。位选信号DS1 ， DS2，DS3，DS4通过位选开关MC1413分别控制着千位、百位、十位和个位上的四只LED数码管的公共阴极。数字信号经七段译码器CC4511译码后，驱动四只LED数码管的各段阳极。这样就把A / D转换器按时间顺序输出的数据以扫描形式在四只数码管上依次显示出来，由于选通重复频率较高，工作时从高位到低位以每位每次约300μS的速率循环显示。即一个4位数的显示周期是1.2ms，所以人的肉眼就能清晰地看到四位数码管同时显示三位半十进制数字量。 当参考电压VR＝2V 时，满量程显示1.999V；VR＝200