测控电路实验报告..doc

测控电路实验设计报告 班级：04级测控一班 姓名：刘宏广 学号： 电压测量模块的设计 实验目的 应用测量电路课程有关理论设计一个简单的电压测量模块——数字电压表。在实践中提高学生对测控电路的设计能力，掌握数字电压表的结构和原理，熟悉调试的基本方法和技能。 设计要求 设计一个数字电压表，基本性能满足如下要求： 输入基本量程：0―――±2Vdc， 精度：0.05％FS 测量速率2次/秒 具有极性显示，溢出报警 显示器件可用LED数码管 具有较强的常模干扰抑制能力 实验步骤 了解数字电压表的工作原理 按要求设计电路图 深入了解主芯片及所有芯片、器件的性能参数 在面包板上完成电路图的设计（器件排列合理整洁） 调试，故障排除（常规仪器的使用） 指示考核（操作，答辩） 实验原理 1 、MC14433芯片的介绍 双积分式ADC的品种很多，常用十进制码输出的，3位半ADC有CH7106系列和MC14433,表1列出了MC14433的性能和参数。它是CMOS电路，功耗很小。 MC14433的输入为单端双极性。单端指的是输入模拟信号的一端必须为模拟地（模拟量公共点）。双极性指信号可正可负。MC14433自动调零，自动极性输出，自动量程控制信号输出，动态字位扫描BCD码输出，需外接基准电压（1v），基准电压也是单端的。 2、MC14433的工作原理和内部结构 MC14433在接好线并通电之后便不停地进行A/D转换，约每16400T完成一次A/D转换并输出转换结果。A/D转换周期共分为三个阶段，一是调零阶段，固定为To=1000T，二是输入信号积分阶段，固定为T1=4000T,其余时间为反积分阶段T2。输入信号越大则T2也越大。如图1所示。在整个A/D转换周期中锁存器不断输出数据。虽然MC14433一直在不断进行A/D转换，但并非每次转换结果都进入锁存器，只有在DU加一个正脉冲，才用刚转换完毕的结果更新锁存器的内容。因此为了使读出的总是最新结果，一般把EOC引脚和DU引脚相连。 表1 参数名称 MC14433 非线性 ±0.05%±1个字 转换速率（次/秒） 3－10 输出码状态 BCD、非三态 输出电平 TTL和CMOS 输入阻抗 109 基准电压Vfs Vfs 工作电压（V） Vdd + 4.5 － +8 Vee －4.5 － - 8 静态功耗（mw） 8 电压抑制比 0.5mv/v 输出锁存器 有 满量程温漂 零温漂 噪声 工作温度 0―――70oC 时钟频率（KHz） 内有30――100 模拟输入 单端，双极性 基准电压 单端 图1 双积分原理图 图2是MC14433的内部结构示意图和电原理图。图中Rr，R1，C1,C0是外接元件，其余为内部电路。 MC14433内部有时钟电路，只要外接电阻Rr，内部时钟就可正常工作。图中的线性电路包括模拟开关、极性选择、积分电路和比较器。MC14433是三位半ADC,千位只能输出1和0，其余可输出0－－9的任一个。锁存器用于锁存A/D转换结果。多路选择用分时输出四个BCD码。溢出电路用于判别是否有溢出，如有溢出则输出溢出信号。极性判别电路用于判别输入极性的正负，从而向锁存器送信号，使输出结果反映极性。 图2 MC14433的内部结构示意图和电原理图 3、 MC14433的管脚功能和排列图 图3是MC14433的管脚图。各管脚的功能和参数说明如下： 图3 MC14433的管脚图 VAG：模拟地，各电压以此为基准 VRF：基准电压输入管脚。若VRS=2V,则VFF=2V,若VFS=200mv，则VRF=200mv。 VOD：电源正端，＋5V VEE：电源负端，－5V VSS：电源负端，应保证VDD-3≧VSS≧VEE.一般VSS与VAG相连。当VFS为200mv时，为保证误差小，较好的值为VDD=+6V,VEE=-6V EOC：转换周期结束标志。每次转换结束，在EOC脚输出一个宽为半个时钟周期的正脉冲 VI：模拟信号输入脚。VI的范围为0v――±VRF OR：溢出标志，若∣VI∣VRF,则OR=0,表示溢出。反之，OR=1 R1,R1/C1,C1：积分电阻R1和积分电容C1接线脚。R1接于引脚R1与R1/C1间，C1接于引脚R1/C1与C1间 R1和C1的取值为R1C1≥4000︱VI︱/[fcp(VDD-VFD-0.5)]。fcp为时钟频率。若取fcp=82KHz,VDD=5V,VFS=VRF=2V,Vi的最大值为2V，算得R1C1=0.039。若取C1=0.068uF，则R1=470K CLKI,CLK0: 时钟输入输出端。若采用内部时钟源，在CLKI为时钟