§1電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)電子系統(tǒng)分為模擬型和數(shù)字型或兩者兼而有之的混合型電子系統(tǒng),無論哪一種形式的電子系統(tǒng),它們都是能夠完成某種任務(wù)的電子設(shè)備。一般把規(guī)模較小、功能單一的稱為單元電路;而功能復(fù)雜,由若干個(gè)單元電路(功能塊組成規(guī)模較大的電子電路稱為電子系統(tǒng)。通常電子系統(tǒng)由輸入、輸出、信息處理三大部分組成,用來實(shí)現(xiàn)對(duì)某些信息的處理、控制或帶動(dòng)某種負(fù)載。圖1-1所示為電子系統(tǒng)基本組成方框圖。圖1-1電子系統(tǒng)方框圖對(duì)于模擬型電子系統(tǒng),輸入電路主要起到系統(tǒng)與信號(hào)源的阻抗匹配,信號(hào)的輸入與輸出連接方式的轉(zhuǎn)換、信號(hào)的綜合等作用;輸出電路主要解決與負(fù)載或被控對(duì)象的匹配并輸出足夠大的功率去帶動(dòng)負(fù)載。而對(duì)于數(shù)字型電子系統(tǒng),輸入與輸出電路主要解決現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)與控制對(duì)象的接口問題。輸入電路往往由A/D轉(zhuǎn)換器組成,而輸出電路則由D/A轉(zhuǎn)換器或加功率放大器或驅(qū)動(dòng)電路組成。電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,沒有一成不變的步驟,它往往與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)、興趣、愛好密切相關(guān),但從總的設(shè)計(jì)過程來講,可以歸納成以下四個(gè)步驟:1·課題分析根據(jù)技術(shù)指標(biāo)的要求,弄清系統(tǒng)所要求的功能和性能指標(biāo)以及目前該領(lǐng)域中類似系統(tǒng)所達(dá)到的水平;有沒有能完成技術(shù)指標(biāo)所要求功能的類似電路可以借鑒。如有,電路需經(jīng)何種改動(dòng)或電路參數(shù)需要哪些設(shè)計(jì)計(jì)算等等,要做到心中有數(shù),從而對(duì)課題的可行性作出判斷。2·方案論證按照系統(tǒng)要求,把電路劃分成若干功能塊,從而得到系統(tǒng)框圖。每個(gè)方框即是一個(gè)單元電路。按系統(tǒng)指標(biāo)要求,規(guī)劃出各單元電路要完成的任務(wù),確定輸出與輸入的關(guān)系,決定單元電路的結(jié)構(gòu)。為完成總?cè)蝿?wù),由系統(tǒng)框圖到單元電路的具體結(jié)構(gòu)應(yīng)是多解的,應(yīng)該經(jīng)過較為詳細(xì)的方案比較和論證,以技術(shù)上的可行性和較高的性能價(jià)格比為依據(jù),最后選定方案。3·方案實(shí)現(xiàn)盡量選用市場(chǎng)上可以提供的中大規(guī)模集成電路,并通過應(yīng)用性設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)各功能塊的要求以及各功能塊之間的協(xié)調(diào)。該步驟的要點(diǎn)是:(1熟悉目前數(shù)字或模擬集成電路的分類、特點(diǎn),合理選擇所用芯片,方便地實(shí)現(xiàn)各功能塊的要求,并且工作可靠、價(jià)格低廉。(2對(duì)所選各功能塊進(jìn)行應(yīng)用性設(shè)計(jì)時(shí),要根據(jù)集成電路的技術(shù)要求和功能塊的任務(wù),正確計(jì)算外圍電路的參數(shù),對(duì)于數(shù)字集成電路則要正確處理各功能輸入端。(3要保證各功能塊協(xié)調(diào)一致地工作。對(duì)于模擬系統(tǒng),按需要采用不同耦合方式把它們連接起來;對(duì)于數(shù)字系統(tǒng),協(xié)調(diào)工作主要通過控制器來完成。控制器作為一個(gè)功能塊,通常由移位寄存器或計(jì)數(shù)器構(gòu)成的脈沖分配器(又稱節(jié)拍發(fā)生器來組成,控制各功能塊按一定順序有條不紊地工作。因此,對(duì)該控制器的要求較嚴(yán)格,不允許有競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)和過渡干擾脈沖出現(xiàn),以免發(fā)生控制失誤。目前在計(jì)算機(jī)或較大的數(shù)字系統(tǒng)中,這種控制多由所謂微程序控制器來實(shí)現(xiàn)。如果時(shí)間允許,則可進(jìn)行設(shè)計(jì)的最后工作:安裝和調(diào)試。4·安裝和調(diào)試所設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)的安裝與調(diào)試大多在通用實(shí)驗(yàn)板或邏輯實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行,用來驗(yàn)證是否達(dá)到任務(wù)書中各項(xiàng)要求。若達(dá)到,設(shè)計(jì)任務(wù)即可告一段落,可以進(jìn)行樣機(jī)研制階段。若未達(dá)到,則需查找原因,從而決定返回以上哪個(gè)步驟重新進(jìn)行,直到達(dá)到設(shè)計(jì)目的。安裝與調(diào)試過程按照先局部后整機(jī)的原則,把系統(tǒng)劃分為若干個(gè)功能塊,根據(jù)信號(hào)的流向逐塊裝調(diào),使各功能塊達(dá)到各自技術(shù)指標(biāo)的要求,然后把它們連接起來進(jìn)行統(tǒng)調(diào)和系統(tǒng)測(cè)試。在局部電路調(diào)試中,要注意各信號(hào)輸入端的正確處理和恢復(fù),一般不允許懸空,以便使調(diào)試工作順利進(jìn)行。通常安裝調(diào)試工作的第一步,就是根據(jù)實(shí)驗(yàn)板或?qū)嶒?yàn)箱為設(shè)計(jì)者提供的使用面積和各元器件體積大小,畫出一張簡(jiǎn)單的裝配圖,以確定各元器件的實(shí)際位置,這對(duì)于后面的布線和調(diào)試工作是十分重要的。第二步就是把元器件按裝配圖指示的位置插入實(shí)驗(yàn)板或?qū)嶒?yàn)箱的面包板上,然后進(jìn)行接線。在接線時(shí),應(yīng)首先連接各集成塊的電源線和地線,然后插入外圍電路各器件,最后完成各集成塊之間的信號(hào)連線。忘記電源線和地線是初學(xué)者很容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤。在接線完成之后就可以進(jìn)行第三步調(diào)試工作了。在電路接通電源之前,對(duì)照原理圖和布線圖反復(fù)檢查,盡量排除接線上的錯(cuò)誤,特別是各集成塊的電源線和地線的連接,因?yàn)檫@兩條線一旦接反就會(huì)造成器件永久性損壞,所以在查線時(shí)要特別注意。查線可借助于萬(wàn)用表進(jìn)行。檢查接線確定無誤后方可通電。通電后如果沒有發(fā)現(xiàn)冒煙和集成塊過熱現(xiàn)象,就可以進(jìn)行電路的調(diào)試,如檢查電路能否正常復(fù)位,信號(hào)是否送到,電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和輸出是否正常等。如果所設(shè)計(jì)的是模擬系統(tǒng),首先把輸入端對(duì)地短路,檢查各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)是否正確,輸出信號(hào)是否為零,加入信號(hào)后各級(jí)輸入與輸出信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系是否正確等。在調(diào)試過程中會(huì)遇到各種故障。模擬系統(tǒng)最常見的故障是系統(tǒng)自激,即把輸入端對(duì)地短路,用示波器觀察各功能塊的輸出端有幅度很大、頻率很高的電壓波形,這說明系統(tǒng)產(chǎn)生了自激振蕩,如不采取措施,很快會(huì)導(dǎo)致組件過熱而損壞。產(chǎn)生自激振蕩的原因主要有三種,一是各組件(某些運(yùn)算放大器、模擬乘法器等的頻率補(bǔ)償端漏接補(bǔ)償電容,或電容的容量不合適;二是由于布線不合理形成空間交叉耦合,如功放級(jí)與輸入級(jí)在幾何位置上靠得太近,或由于輸入級(jí)與輸出級(jí)同用一根電源線或地線等;第三種原因是各功能塊工作電流都要流經(jīng)電源內(nèi)阻,內(nèi)阻壓降對(duì)于系統(tǒng)某一級(jí)形成正反饋,而電路又未采取去耦措施等。以上三種原因都可能引起系統(tǒng)自激。如是第一種原因產(chǎn)生的自激,可在外補(bǔ)償端接入30pF以下的電容,或在輸出端和反相輸入端之間接入1~10pF的補(bǔ)償電容;如是第二種原因產(chǎn)生的自激,要重新布線,使輸出級(jí)在幾何位置上遠(yuǎn)離輸入級(jí),輸出級(jí)的電源線和地線最好從電源的輸出端點(diǎn)上單獨(dú)接線;如是第三種原因產(chǎn)生的自激,可采用去耦電路或加強(qiáng)電源濾波等方法加以解決,可用兩級(jí)電容濾波,或電容、電感復(fù)合濾波等。數(shù)字系統(tǒng)在安裝調(diào)試中常見的故障有三種:接錯(cuò)線、漏接線和邏輯設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。排除方法可利用“故障點(diǎn)跟蹤測(cè)試法”,即通過對(duì)某一預(yù)知特征點(diǎn)的觀察,來確定電路工作是否正常,如發(fā)現(xiàn)該點(diǎn)的信號(hào)特征與預(yù)期結(jié)果不符,則向前一級(jí)查找,直到找到故障源。這種方法如能熟練地應(yīng)用,可迅速找到故障點(diǎn)。在應(yīng)用以上方法時(shí),要根據(jù)實(shí)際情況分別采用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)試法,如要測(cè)定電路的初始狀態(tài)用靜態(tài)測(cè)試法(電位法,如要了解電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換情況,可用動(dòng)態(tài)測(cè)試法(脈沖法。最常見的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤是對(duì)于某些輸入端,設(shè)計(jì)者忘記了處理,從而造成浮空端子。對(duì)于TTL電路,這些端子相當(dāng)接了邏輯1電平,而對(duì)于CMOS電路,由于輸入阻抗非常高,所以很小的噪聲都會(huì)引起輸入電平在邏輯1和邏輯0之間漂移。如計(jì)數(shù)器不計(jì)數(shù)、寄存器不寄存信息等,常常是設(shè)計(jì)者對(duì)諸如清零端、置數(shù)端、使能端等輸入端未加處理而引入噪聲所致。此外,設(shè)計(jì)中常見的錯(cuò)誤是對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)考慮不周。這樣的問題在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)后,可根據(jù)具體情況選擇不同的方法加以解決,例如,加濾波電容或重新修改邏輯設(shè)計(jì)等。以上四個(gè)步驟是電子系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的中心環(huán)節(jié)。而在一般的工程設(shè)計(jì)中,還要進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)、樣機(jī)制作、鑒定、小批量生產(chǎn)等工作。§2課程設(shè)計(jì)說明書格式說明書內(nèi)容應(yīng)包括以下各方面內(nèi)容:1·任務(wù)書包括設(shè)計(jì)題目、技術(shù)指標(biāo)等。2·設(shè)計(jì)過程包括:(1課題分析;(2方案論證;(3方案實(shí)現(xiàn);(4安裝與調(diào)試。其中安裝與調(diào)試部分根據(jù)具體時(shí)間確定是否執(zhí)行。3·總結(jié)這部分應(yīng)寫明設(shè)計(jì)過程碰到的問題、解決的方法、本設(shè)計(jì)的心得體會(huì)及改進(jìn)措施。4·詳細(xì)電路圖一份。設(shè)計(jì)的方法和說明書格式及內(nèi)容,這里舉例說明?！?數(shù)字定時(shí)裝置(一任務(wù)書1·題目:數(shù)字定時(shí)裝置的設(shè)計(jì)2·技術(shù)指標(biāo):(1設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字定時(shí)控制裝置,要求具有數(shù)字鐘的功能,又可按預(yù)定時(shí)刻發(fā)出控制信號(hào)對(duì)被控對(duì)象實(shí)施開關(guān)控制。(2要求具有校時(shí)功能,可對(duì)小時(shí)、分、秒分別校準(zhǔn)。(3計(jì)時(shí)顯示范圍要求自00點(diǎn)00分00秒到23點(diǎn)59分59秒。(4可以同時(shí)設(shè)置四個(gè)預(yù)定時(shí)刻,時(shí)刻的預(yù)選以5分鐘為單位。(5被控對(duì)象為一交流220V的電鈴和一只8?0.25W的揚(yáng)聲器構(gòu)成的監(jiān)聽器。預(yù)定時(shí)間到,則電鈴響10s,監(jiān)聽器在這10秒內(nèi)斷續(xù)鳴叫五次,即響1秒停1秒。(二具體設(shè)計(jì)1·課題分析定時(shí)控制裝置在工業(yè)生產(chǎn)及其他領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛,且精度要求越來越高。本課題所要求的數(shù)字定時(shí)控制裝置既具有數(shù)字鐘的功能,又能事先按實(shí)際需要在24小時(shí)內(nèi)以5分鐘為單位,在預(yù)定時(shí)刻按時(shí)控制電鈴等啟停。可見本系統(tǒng)由兩大部分組成,即計(jì)時(shí)顯示電路和定時(shí)控制電路。2·方案論證以上分析可得系統(tǒng)框圖如圖3-1所示。其中秒脈沖發(fā)生器、計(jì)時(shí)顯示電路、校時(shí)電路等構(gòu)成數(shù)字鐘;時(shí)間預(yù)選矩陣和控制電路則完成定時(shí)控制的任務(wù)。圖3-1數(shù)字定時(shí)控制裝置系統(tǒng)框圖(1秒脈沖發(fā)生器該部分電路的精度直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度,因此宜選用石英晶體振蕩器作脈沖源,經(jīng)分頻獲2Hz和1Hz的脈沖信號(hào)。2Hz信號(hào)作校時(shí)脈沖,1Hz信號(hào)作計(jì)時(shí)脈沖。(2計(jì)時(shí)顯示電路本部分電路由秒計(jì)時(shí)、分計(jì)時(shí)、小時(shí)計(jì)時(shí)及自動(dòng)顯示電路組成。秒計(jì)時(shí)為六十進(jìn)制,輸入即為1Hz脈沖信號(hào)或校秒信號(hào),其進(jìn)位輸出即為分計(jì)時(shí)的脈沖輸入。分計(jì)時(shí)也為六十進(jìn)制,輸入為秒計(jì)時(shí)進(jìn)位輸出或校分信號(hào),其進(jìn)位輸出為小時(shí)計(jì)時(shí)的脈沖輸入。小時(shí)計(jì)時(shí)按二十四進(jìn)制,輸入為分計(jì)時(shí)進(jìn)位輸出或校時(shí)信號(hào)。計(jì)時(shí)顯示各采用兩位LED數(shù)碼管。(3校時(shí)電路該電路設(shè)計(jì)為兩只功能鍵操作方式,即工作方式選擇鍵P1和校時(shí)鍵P2。當(dāng)按P1鍵時(shí),系統(tǒng)可在計(jì)時(shí)、校小時(shí)、校分、校秒等四種工作方式中選擇;當(dāng)系統(tǒng)在后三種工作方式下工作時(shí),按P2鍵,則系統(tǒng)以2Hz的速率對(duì)所選時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn),且校準(zhǔn)時(shí)進(jìn)位信號(hào)無效。P2鍵釋放,則校時(shí)停止。(4時(shí)間預(yù)選矩陣即時(shí)間譯碼器,任務(wù)是把需要預(yù)定的時(shí)刻事先分別譯出送控制對(duì)象,則當(dāng)計(jì)時(shí)電路計(jì)到該時(shí)間時(shí),譯碼輸出為1,經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制相應(yīng)對(duì)象執(zhí)行所需操作。因?yàn)轭A(yù)定時(shí)間以5分鐘為單位,所以只要利用時(shí)間譯碼器的21個(gè)輸入信號(hào),即小時(shí)計(jì)時(shí)器的十位譯碼輸出(3個(gè),即0、1、2,小時(shí)計(jì)時(shí)器的個(gè)位輸出(10個(gè),分計(jì)時(shí)器十位譯碼輸出(6個(gè),即0、1、2、3、4、5,分個(gè)位計(jì)時(shí)器的譯碼輸出(2個(gè),即0、5等21個(gè)輸出。以這些變量作為預(yù)選時(shí)間譯碼器的輸入變量,則如選定時(shí)間分別為8:00、11:45、13:40和16:45時(shí),相應(yīng)時(shí)間譯碼器的邏輯表達(dá)式為:Y10800=???時(shí)十位時(shí)個(gè)位分十位分個(gè)位Y21145=???時(shí)十位時(shí)個(gè)位分十位分個(gè)位Y31340=???時(shí)十位時(shí)個(gè)位分十位分個(gè)位Y41645=???時(shí)十位時(shí)個(gè)位分十位分個(gè)位這實(shí)際是采用了兩級(jí)譯碼的原理。(5輸出控制電路從上分析可知,以上四個(gè)時(shí)間矩陣的輸出脈沖寬為1分鐘,而本系統(tǒng)中被控對(duì)象,即電鈴和監(jiān)聽器都要求報(bào)時(shí)10秒鐘,因此要有一個(gè)10秒脈寬信號(hào)形成電路。3·方案實(shí)現(xiàn)(1秒信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)利用CC4060組成16384分頻器,把32768Hz分頻成2Hz信號(hào)可作為校時(shí)信號(hào),此信號(hào)送入觸發(fā)器構(gòu)成的2分頻器,則在其輸出端可得到秒基準(zhǔn)信號(hào)。檢驗(yàn)電路是否工作,可通過測(cè)量CC4060的3腳有無振蕩信號(hào)輸出。引入微調(diào)電容可校準(zhǔn)振蕩頻率。CC4060的剩余輸出端可懸空。(2計(jì)時(shí)電路的設(shè)計(jì)CD4518為雙十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,秒計(jì)時(shí)器采用六十進(jìn)制,電路如圖3-2,利用反饋歸零法。“秒入”信號(hào)由兩部分組成:一是在自動(dòng)計(jì)時(shí)狀態(tài)下的1Hz信號(hào),另一個(gè)則是在校秒狀態(tài)下的校時(shí)脈沖(由鍵控制的2Hz信號(hào)。秒輸入信號(hào)的邏輯圖見圖3-3。P2分計(jì)時(shí)器及“分入”信號(hào)控制電路與此類似,此處不多敘述。小時(shí)計(jì)時(shí)采用二十四進(jìn)制,仍選用一片CD4518和反饋歸零法,邏輯圖如圖3-4所示。由于計(jì)時(shí)共有六位,故時(shí)間譯碼電路由六片CD4511BCD----鎖存/7段譯碼/驅(qū)動(dòng)器和六只共陰極LED數(shù)碼管組成。(3校時(shí)電路的設(shè)計(jì)本方案采用分檔調(diào)整時(shí)間的方法,即電路設(shè)定自動(dòng)計(jì)時(shí)、校時(shí)、校分、校秒四種工作狀態(tài)。這四種工作狀態(tài)在P1鍵控制下可循環(huán)轉(zhuǎn)換,四個(gè)輸出分別送到計(jì)時(shí)的各相應(yīng)控制輸入端,從而實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)和校時(shí)的各種功能。由此可知,工作狀態(tài)控制電路就是一個(gè)四節(jié)拍的順序秒進(jìn)位秒入圖3-2秒計(jì)時(shí)器校時(shí)脈沖圖3-3秒入信號(hào)控制邏輯圖校時(shí)脈沖計(jì)時(shí)圖3-4小時(shí)計(jì)時(shí)電路邏輯圖脈沖發(fā)生器。選用一片CD4015四位移位寄存器構(gòu)成可自啟動(dòng)的環(huán)形計(jì)數(shù)器,如圖3-5所示。圖中CD4044和電阻等構(gòu)成一個(gè)防抖動(dòng)開關(guān)。工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換順序?yàn)?校時(shí)校分校秒+DD圖3-5工作狀態(tài)控制電路(4時(shí)間預(yù)選電路的設(shè)計(jì)a.時(shí)間譯碼電路和預(yù)選矩陣按方案論證中分析所得,設(shè)YYYYY=+++1234即可,也即實(shí)現(xiàn)的是與或邏輯。b.10S信號(hào)形成電路Y是一個(gè)脈寬為1分鐘的正單脈沖信號(hào),利用Y產(chǎn)生一個(gè)10S脈寬信號(hào)的電路如圖3-6所示。其中Q、、Q分別為秒十位計(jì)數(shù)的低三位輸出,這樣每個(gè)預(yù)選時(shí)刻到后的前10S輸出控制信號(hào),超過10S則監(jiān)聽結(jié)束。3Q21信號(hào)fQ1圖3-6監(jiān)聽電路(5驅(qū)動(dòng)和監(jiān)聽電路如圖3-6所示,其中Q來自秒個(gè)位計(jì)數(shù)的最低位,即高電平1S,低電平1S,用來實(shí)現(xiàn)響1S停1S的控制,f為2Hz的音頻信號(hào),來自秒信號(hào)產(chǎn)生電路。電鈴驅(qū)動(dòng)電路如圖3-7所示,采用雙向可控硅。1如此,全部設(shè)計(jì)完畢。總邏輯詳細(xì)圖見圖(略。電鈴+VDD10S信號(hào)~圖3-7電鈴驅(qū)動(dòng)電路4·安裝與調(diào)試整個(gè)安裝調(diào)試過程此處不詳細(xì)敘述?！?數(shù)字電壓表數(shù)字電壓表的核心是A/D轉(zhuǎn)換器。這類轉(zhuǎn)換器有兩大類,一類是單片A/D轉(zhuǎn)換器專用IC,另一類則是單片DMM(數(shù)字萬(wàn)用表專用IC。所謂“單片A/D轉(zhuǎn)換器”,是采用CMOS工藝將數(shù)字電壓表的基本電路集成在同一個(gè)芯片上,并配以數(shù)顯器件顯示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的專用集成電路,屬大規(guī)模集成電路,價(jià)格低,能以最簡(jiǎn)方式構(gòu)成數(shù)字電壓表及數(shù)字面板表,若對(duì)其外圍電路進(jìn)行擴(kuò)展,再增加一些IC、RC及選擇開關(guān),就能構(gòu)成一塊數(shù)字萬(wàn)用表。這里只介紹由ICL7136為核心的數(shù)字電壓表,包括ICL7136的主要特點(diǎn)、管腳功能和典型應(yīng)用。ICL7136是ICL7106的改進(jìn)型號(hào),性能指標(biāo)略有差異,但工作原理及管腳排列完全相同,是可以互相代換的微功耗單片213位A/D轉(zhuǎn)換器。(一ICL7136的主要特點(diǎn)(1微功耗。最大功耗約1mW,電源電流的典型值僅70μA,最大為100μA,只相當(dāng)于7106的1/18。使用9V疊層電池可連續(xù)工作8000小時(shí)(7106為200小時(shí),電池的使用壽命可提高40倍。(2輸入電流為1pA。(3低噪聲,噪聲電壓的峰-峰值為15μV(典型值。(4能消除超量程時(shí)的滯后效應(yīng)。由超量程狀態(tài)轉(zhuǎn)入正常測(cè)量的恢復(fù)時(shí)間極短。在設(shè)計(jì)電阻檔時(shí)可實(shí)現(xiàn)電阻測(cè)量的快速讀數(shù)。(5測(cè)量速率為0.1~4次/秒,通常取1~3次/秒,低于7106的0.1~15次/秒。(6采用單電源,電壓范圍是7~15V?；虿捎?V疊層電池,有助于實(shí)現(xiàn)儀表的小型化。(7內(nèi)部有異或門輸出電路(又稱相位驅(qū)動(dòng)器,能直接驅(qū)動(dòng)213LCD顯示器。(8輸入阻抗高,典型值為1019?,對(duì)輸入信號(hào)無衰減作用。(9外圍電路簡(jiǎn)單,整機(jī)組裝方便,只需5只電阻器、5只電容器和LCD顯示器,就能構(gòu)成一塊直流數(shù)字電壓表。若再增加一些輔助電路和轉(zhuǎn)換開關(guān),便可組成數(shù)字萬(wàn)用表。(10內(nèi)設(shè)時(shí)鐘電路,可采用低成本的阻容振蕩器,或選用頻率穩(wěn)定度很高的石英晶體振蕩器,亦可外接時(shí)鐘信號(hào)。(11在芯片內(nèi)部的V與COM端之間,有一個(gè)穩(wěn)定性好、帶負(fù)載能力較強(qiáng)的基準(zhǔn)電壓源,典型值為2.8V。利用電阻分壓器可獲得所需要的基準(zhǔn)電壓V,以保證A/D轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確度。轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度達(dá)個(gè)字。+REF±005%1.±(12可以很方便地對(duì)芯片進(jìn)行功能檢查,由此判定其質(zhì)量好壞。(13抗干擾能力強(qiáng),噪聲低,失調(diào)溫漂和增益溫漂都很低,可靠性好,使用壽命長(zhǎng)。(14A/D轉(zhuǎn)換速率較低,規(guī)定范圍是0.1~15次/秒,一般選2~5次/秒,但已能滿足常規(guī)電子與電工測(cè)量的需要。ICL7136在電路上有以下改進(jìn):在模擬電路的輸出端增加了過零檢波器和極性觸發(fā)器;在緩沖器與積分器之間增加一個(gè)自動(dòng)調(diào)零模擬開關(guān)。SAZ(二管腳功能:ICL7136采用雙列直插式塑料或陶瓷封裝,共有40個(gè)引出端(簡(jiǎn)稱DIP-40。各管腳功能如下:V+、V:分別為電源的正、負(fù)端;?COM:模擬信號(hào)的公共端,簡(jiǎn)稱“模擬地”,使用時(shí)通常將該端與輸入信號(hào)的負(fù)端、基準(zhǔn)電壓的負(fù)端短接;TEST:測(cè)試端。該端經(jīng)內(nèi)部500?電阻接數(shù)字公共端,因兩端呈等電位,故亦稱“數(shù)字地(GND或DGND”、“邏輯地”。此端有兩個(gè)功能,一是作“測(cè)試指示”,將它與V短接后,LCD顯示器的全部筆段點(diǎn)亮,應(yīng)顯示出1888(全亮筆段。據(jù)此可確定顯示器有無筆段殘缺現(xiàn)象;第二功能是作為數(shù)字地供外部驅(qū)動(dòng)器使用,例如構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)顯示電路。+a1~、~、~:分別為個(gè)、十、百位筆段驅(qū)動(dòng)端,依次接個(gè)、十、百位液晶顯示器的相應(yīng)筆段電極,參見圖4-1。LCD為7段顯示,DP表示小數(shù)點(diǎn)。g1a2g2a3g3bc4:千位(即最高位,亦稱1/2位筆段驅(qū)動(dòng)端,接千位LCD的b、c段,這兩個(gè)筆段在內(nèi)部是連通的。當(dāng)計(jì)數(shù)值N>1999時(shí),顯示器溢出,僅千位顯示“1”,其余位均消隱,以此表示儀表過載。POL:負(fù)極性指示輸出端,接圖4-1(b中的g段,當(dāng)POL端輸出的方波與背電極方波反相時(shí),顯示負(fù)號(hào)“—”。afbbggeccd(a7段數(shù)字筆段(b千位筆段圖4-1LCD顯示器筆段BP:液晶顯示器背面公共電極的驅(qū)動(dòng)端,簡(jiǎn)稱“背電極”;OSC1~:時(shí)鐘振蕩器引出端,需外接阻容元件,構(gòu)成兩級(jí)反相阻容振蕩器;OSC3VREF+:基準(zhǔn)電壓的正端,簡(jiǎn)稱“基準(zhǔn)+”,通常從內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源獲得所需要的基準(zhǔn)電壓,亦可根據(jù)需要采用外部基準(zhǔn)電壓,以提高基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)定性;VREF_:基準(zhǔn)電壓的負(fù)端,簡(jiǎn)稱“基準(zhǔn)—”;CREF+、:外接基準(zhǔn)電容的正、負(fù)端;CREF_IN+、:模擬電壓輸入端,分別接被測(cè)直流電壓V的正端與負(fù)端;IN_INCAZ:外接自動(dòng)調(diào)零電容端,該端接芯片內(nèi)部積分器的反相輸入端;CAZBUF:緩沖放大器的輸出端,接積分電阻;INT:積分器輸出端,接積分電容。需要說明的是,7136的數(shù)字地(GND并未引出,但可將測(cè)試端(TEST視為數(shù)字地。(三典型應(yīng)用:如圖4-2所示是由ICL7136構(gòu)成的213位數(shù)字電壓表,滿量程為2V,測(cè)量速率為1次/秒。下面簡(jiǎn)單介紹主要元件的選擇。1·積分電阻:對(duì)于200毫伏量程,滿量程時(shí)積分器輸出電壓為2V(輸入為正,或積分器輸出電壓為—2V(輸入為負(fù)。輸出電流近似為1微安。由此求出積分電阻為R4VIkoo/≈200?通常取180K?。對(duì)于2V量程,輸出電流為0.1微安,積分電阻取1.8M?。積分電阻值決定積分電流的大小。積分電阻取得過小,積分電流會(huì)超出積分器帶負(fù)載的能力,使輸出電壓趨于飽和。反之,積分電阻取得太大,輸出電流就非常小,印刷板上的漏電流引起的測(cè)量誤差也就不能忽略了。調(diào)試儀表時(shí)分別輸入V(滿量程電壓和—V的電壓,若兩次讀數(shù)相差較大,則表明積分器輸出電壓的對(duì)稱性較差,可適當(dāng)增大積分電阻的阻值,降低積分階段電壓的斜率。MM2·積分電容C:積分時(shí)間常數(shù)取決于積分電阻與積分電容的乘積。為保證線性積分,要求此乘積比正向積分時(shí)間大得多,即:5INoINTINTVVRTCTCR?=??=1154τ(1(由于模擬電路中緩沖器的電壓放大倍數(shù)約為1。若把積分電阻和電容分別代入,考慮到滿量程時(shí)輸入即為V,于是MMoVVRTC?=415…………(2當(dāng)測(cè)量速率為3次/秒時(shí),對(duì)應(yīng)于,TSfkHo=48oz=208.μ,TTcpoS==4832.μ,。積分器滿量程輸出電壓2V。將積分電阻180K?,輸出電壓2V,,V為200mV一并代入式(2中得到TTcp11000832==.mS1832=.MFTmSC50046=.μ。實(shí)取標(biāo)稱值0047.μF。當(dāng)測(cè)量速率為1次/秒時(shí),kHzfo15=,TTcp11000250mS==。同理可求出200mV檔的積分電容值為Fμ138.0。實(shí)取標(biāo)稱值015.μF。圖4-2由ICL7136構(gòu)成的數(shù)字電壓表`3·自動(dòng)調(diào)