项目8数字电压表的设计与制作课件.ppt

1、项目项目8 8 数字电压表的设数字电压表的设计与制作计与制作8.1 项目描述n本项目制作的数字电压表电路主要由AD转换器、锁存/七段译码驱动器、发光数码管等组成。项目相关知识点有DA、AD转换等。技能训练有DA、AD转换器的功能测试。n 项目要求n用集成A/D转换器MC14433制作数字电压表。要求两档直流电压测量量程01.999V，0199.9mV，位数字显示。8.2 项目资讯nAD转换和DA转换是生产过程自动化控制不可缺少的重要组成部分，它还广泛应用于数字测量、数字通信等领域。图8-1是一个典型的数字控制系统框图，由图可见AD和DA转换器在系统中的重要地位。8.2.1 DA转换nDA转换器

2、用以将输入的二进制代码转换为相应模拟电压输出的电路。它是数字系统和模拟系统的接口 n电路组成n4位倒T形电阻网络D/A转换器 n工作原理n流入求和运算放大器的输入电流IFn放大器的输出电压u0为)2222(2)2222(216842001122334001122334012300112233ddddRVddddIdIdIdIdIdIdIdIdIIREFF)2222(20011223340ddddRVRRIuREFFFF3DA转换器的主要技术参数n（1)分辨率n分辨率是指转换器所能分辨的最小输出电压(对应数字量只是最低位为1)与最大输出电压(对应数字量各位全为1)之比。n（2)线性度n理想D/A

3、输出的模拟电压量与输入的数字量大小成正比，呈线性关系。n(3)转换精度n转换精度是指D/A实际模拟输出与理想模拟稳态输出的差值，它包括非线性误差系数误差和漂移误差等。n(4)转换速度n转换速度是指从输入数字量开始到输出电压达到稳定值所需要的时间，它包括建立时间和转换速率两个参数。4集成D/A转换器介绍n1）集成D/A转换器AD7520)2222(200118899100ddddRVRuREFF n AD7520引脚功能 n CMOS电子模拟开关 n2）集成D/A转换器DA08328.2.2 AD转换器n1.A/D转换的一般过程n(1)采样与保持n采样是对模拟量在一系列离散的时刻进行采集，得到一

4、系列等距不等幅的脉冲信号。在采样过程中，每次采样结果都要暂存即保持一定时间，以便于转换成数字量。采样电路和保持电路合称为采样-保持电路。n(2)量化与编码n在保持期间，采样的模拟电压经过量化与编码电路后转换成一组n位二进制数据。任何一个数字量的大小，可以用某个最小数量单位的整数倍来表示。因此，在用数字量表示采样电压大小时，必须规定一个合适的最小数量单位，也叫量化单位，用表示。量化单位一般是数字量最低位为l时所对应的模拟量。n把量化后的数值对应地用二进制数来表示，称为编码。编码方式一般采用自然二进制数。2.AD转换器的类型n1）逐次逼近型ADCn4位逐次逼近型ADC的原理框图，它由比较器、电压输

5、出DAC、参考电源和逐次逼近寄存器(里面有移位寄存器和数码奇存器)等组成。n2 2）双积分型）双积分型ADCADCn双积分型A/D转换器是一种间接型A/D转换器。它的基本原理是将输入的模拟电压ui先转换成与ui成正比的时间间隔，在此时间内用计数器对恒定频率的时钟脉冲计数，计数结束时，计数器记录的数字量正比于输入的模拟电压，从而实现模拟量到数字量的转换。n积分器是 A/D 转换器的核心部分。通过开关 S2 对被测模拟电压 ui 和与其极性相反的基准电压VREF进行两次方向相反的积分，时间常数=RC。n工作原理n1）转换准备tRCudtuRCt uIIo 101)(n2）第一次积分（取样阶段）n3

6、）第二次积分（比较阶段）n由上式可知，计数器计的脉冲个数N与输入模拟电压 ui 成正比，因此，计数器计了N 个 CP 脉冲后所处的状态表示了输入 ui 的数字量，从而实现了模拟量到数字量的转换。计数器的位数就是 A/D 转换器输出数字量的位数。2101)()(12ttREFoodtVRCtutu3A/D转换器的主要参数n（1）分辨率 n分辨率是指 A/D 转换器输出数字量的最低位变化一个数码时，对应输入模拟量的变化量。显然A/D转换器的位数越多，分辨最小模拟电压的值就越小。n（2）相对精度n相对精度是指 A/D 转换器实际输出的数字量与理论输出数字量之间的差值。通常用最低有效位 LSB 的倍数

7、来表示。n（3）转换速度n转换速度是指 A/D 转换器完成一次转换所需的时间，即从接到转换控制信号开始到输出端得到稳定数字量所需的时间。8.2.3.常用的集成ADC简介n1集成电路集成电路ADC0809n2.A/D2.A/D转换芯片转换芯片MC14433MC144338.3 技能训练 D/A转换器的功能测试nDAC0832DAC0832测试电路图测试电路图n 4测试步骤n按测试电路图接好电路，检查无误后，接通电源；n令D0D7全为0，调节放大器中的电位器，使输出为0；n分别是在VCC=5V和VCC=15V的情况下，按下表所列数字信号，测量放大器的输出电压。8.4项目实施 n8.4.1 项目分析

8、n1电路组成NoImage8.4.2 项目制作n1.电路安装n1）将检测合格的元器件按照电路连接安装在面包板上。n2）插接集成电路时，先校准两排引脚，轻轻用力将电路插上。n3）导线应粗细适当，一般选取直径为0.60.8mm的单股导线。n4）布线应有次序地进行，其次，按信号源的顺序从输入到输出依次布线。n5）连线应避免过长，避免从集成元件上方跨越，避免多次的重叠交错。n6）电路布线应整齐、美观、牢固。n7)安装过程要细心，防止导线绝缘层被损伤，不要让线头、螺钉、垫圈等异物落入安装电路中，以免造成短路或漏电。n8）电路安装完后，要仔细检查电路连接，确认无误后再接入电源。n 2.2.调试调试n（1）

9、插上MC1403基准电源，检查输出是否为2.5V，调整10K电位器，使其输出电压为2.00V。n（2）将输入端接地，接通+5V，-5V电源（先接好地线），显示器将显示“000”。n（3）用电阻、电位器构成一个简单的输入电压UI 调节电路，调节电位器，3位数码将相应变化，再进入下一步精调。n（4）测量输入电压，调节电位器，使VX1.000V，这时被调电路的电压指示值不一定显示“1.000”，应调整基准电压源，使指示值与标准电压表误差个位数在5之内。n（5）改变输入电压VX极性，使Vi-1.000V，检查“-”是否显示，并按(4)方法校准显示值。n（6）在+1.999V0，0-1.999V量程内再一次仔细调整（基准电源电压使全部量程内的误差均不超过个位数在5之内。n