目 录

第一章 三位半数字电压表的设计方案

1.1 1.2 1.3 1.4

题目及设计目的 ...................................................................... 2 设计要求 .................................................................................. 2 方案设计 .................................................................................. 2 三位半数字电压表的设计思想 .............................................. 4

第二章 三位半数字电压表设计过程

2.1 2.2

三位半数字电压表特点 .......................................................... 4 TC7107的介绍 ........................................................................ 5

2.2.1 TC7107的性能特点 ................................................................ 6 2.2.2 TC7017的功能 ......................................................................... 6

第三章 电路仿真

3.1

电路仿真 .................................................................................. 7

第四章 实验总结

4.1 实验总结 .................................................................................. 8

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一：三位半数字电压表的设计案

1.1题目及设计目的

1、题目：三位半位数字电压表

2、设计目的：通过电子技术的综合设计，熟悉一般电子电路综合设计过程、

设计要求、应完成的工作内容和具体的设计方法，同时复习、巩固以往的模电、数电内容。

1.2设计要求

采用课程或实验内容中所使用的元器件，设计一个三位半数字电压表，三位半是指个位、十位、百位的范围为0-9，而千位只有0和1两个状态，称为半位。所以数字电压表测量范围为0001-1999。数字电压表主要部分是A/D转换器，显示方法通常采用动态扫描（工作时四个数码管轮流点亮，利用人眼的视觉残留特性能够得到整体效果，当扫描频率过低时显示的数码会有闪烁感）方式，但需要字形译码驱动电路和字位驱动电路。

1.任务要求： 2.基本要求：

3.直流电压测量范围（0~200V）测量误差小于1% 4.附加

5.交流电压测量范围（0~200V）测量误差小于1% 6.自动量程转换

7.通过查阅资料，实现设计要求，写出实现原理，画出原理框图，描述其功能，并给出数字电压表电路原理图。

1.3方案设计

利用成熟芯片Tc7107实现电压的测量，用四位数码管显示出最后的转换电压结果。优点：可直接驱动LED数码管，内部设有参考电压、独立模拟开关、

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逻辑控制、显示驱动、自动调零功能等。

数字电压表原理框图如下：

基准电压 三位半A/D电路 字形译码驱动电路 显示电路 量程选择 积分RC元件 字位驱 动电路

1.4 三位半数字电压表的设计思想

数字电压表的位数是指完整显示位，即能够显示0-9十个数字的位。所谓三位半数字电压表，即只有3位完整显示位，而其最高位只能显示0或1，故称为半位。数字电压表一般由模拟电路与数字电路两大部分组成，模拟部分包括输入放大器、A/D转换器和基准电压源；数字部分包括计数器、译码器、逻辑控制器、振荡器和显示器。其中，A/D转换器是数字电压表的核心部件。

二：三位半数字电压表设计过程

2.1 三位半数字电压表的特点

三位半数字电压表的测量范围为直流：0～199.9V。它有超量程、欠量程，当朝量程时，A/D转换器成溢出状态，这时高位显示为1，其他低位不显示。当欠量程时，最高位和最低位显示的数为0.当有两种量程的一种时，将用大的一量程，

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如此切换直至切换到适当量程。

其特点如下：

（1）显示清晰直观，读数准确 数字电压表则采用先进的数显技术，使测量结果一目了然，只要仪表不发生跳数现象，测量结果就是唯一的，能所短读数和记录的时间。

（2）显示位数 显示位数通常为3～8位。

（3）准确度高 准确度是测量结果中系统误差与随机误差的综合。他表示测量结果与真值的一致程度，也反映了测量误差的大小，准确度越高，测量误差越小。数字电压表的准确度远优于模拟式电压表。

（4）分辨率高 数字电压表在最低量程上末位1个字所代表的电压值，称作仪表的分辨率，他反应仪表灵敏度的高低。分辨力随显示位数的增加而提高。数字电压表的分辨力指标亦可用分辨率来表示。分辨率是指所能显示的最小数字（零除外）与最大数字的百分比。实际上分辨力仅与仪表显示位数有关，而准确度则取决于A/D转换器等的总误差。

（5）测量范围宽 多量程DVM一般可测 0～1999V 直流电压。

（6）扩展能力强 在数字电压表的基础上，还可扩展成各种通用及专用数字仪表、数字多用表（DMM）和智能仪表，以满足不同的需求。

（7）测量速度快 数字电压表在每秒钟内对被测电压的测量次数叫测量速率，单位是“次/秒”。它主要取决于A/D转换器的转换速率,其倒数是测量周期。

（8）集成度高，微功耗

2.2 TC7107的介绍

A/D转换电路

TC7107是一种高性能，低功耗的三位半A/D转换器，同时包含有七段译码器，显示驱动器，参考源和时钟系统，TC7107可直接驱动共阳极LED数码管，TC7107将高精度，通用性和真正的低成本很好的结合在一起，它有低于10uV的自动校零功能，零漂小于10V/C，低于10 pA的输入电流，极限转换误差小于一个字，真正的差动输入和差动参考源在各种系统中都很有用在用于测量负载单元，压力规管和其他桥式传感器时会有跟突出的特点。

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在Proteus仿真软件中，我们可以使用TC7107代替ICL7107。

2.2.1 TC7107的性能特点

1 保持零电平输入时，各量程的读值均为零； 2 1 pA典型输入电流；

3 很低的噪声（小于15uVP- P）； 4 片上自带时钟； 5 低功耗；

6 不需外带有源电路；

7 真正的差动输入和差动参考电源，直接LCD显示驱动；

2.2.2 TC7107管脚功能

V+和V- 分别为电源的正极和负极（或地）

Au-gu, aT-gT ,aH-gH, 分别为个位，十位，百位笔画的驱动信号，依次借个位，十位，百位LED显示器的相应笔画电极。

Bck ： 千位笔画驱动信号。接千位LED显示器的相应的笔画电极。 Pm ： 液晶显示器背面公共电极的驱动端，简称背电极。

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