基于MC14433数字电压表的设计

题目一 数字式电压表

功能分析

A/D转换及数字显示部分将输入电压转化为数字量,并输出显示。这部分主要由以下几部分构成:3位半 A/D转换单元电路(MC14433是美国

Motorola公司推出的单片3 1/2位A/D转换器,其中集成了双积分式A/D转换器所有的CMOS模拟电路和数字电路。具有外接元件少,输入阻抗高,功耗低,电源电压范围宽,精度高等特点,并且具有自动校零和自动极性转换功能,只要外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D转换器1.精度:读数的±0.05%±1字2.模拟电压输入量程:1.999V和199.9mV两档 3.转换速率:2-25次/s 4.输入阻抗:大于1000MΩ 6.功耗:8mW(±5V电源电压时,典型值)MC14433最主要的用途是数字电压表,数字温度计等各类数字化仪表及计算机数据采集系统的A/D转换接口。

MC14433的引脚说明:[1]. Pin1(VAG)—模拟地,为高阻输入端,被测电压和基准电压的接入地。

[2]. Pin2(VR)—基准电压,此引脚为外接基准电压的输入端。MC14433只要一个正基准电压即可测量正、负极性的电压。此外,VR端只要加上一个大于5个时钟周期的负脉冲(VR),就能够复位为至转换周期的起始点。

[3]. Pin3(Vx)—被测电压的输入端,MC14433属于双积分型A/D转换器,因而被测电压与基准电压有以下关系:

因此,满量程的Vx=VR。当满量程选为1.999V,VR可取2.000V,而当满量程为199.9mV时,VR取200.0mV,在实际的应用电路中,根据需要,VR值可在200mV—2.000V之间选取。

[4]. Pin4-Pin6(R1/C1,C1)—外接积分元件端。次三个引脚外接积分电阻和电容,积分电容一般选0.1uF聚脂薄膜电容,如果需每秒转换4次,时钟频率选为66kHz,在2.000V满量程时,电阻R1约为470kΩ,而满量程为200mV时,R1取27kΩ。

[5]. Pin7、Pin8(C01、C02)—外接失调补偿电容端,电容一般也选0.1uF聚脂薄膜电容即可。

[6]. Pin9(DU)—更新显示控制端,此引脚用来控制转换结果的输出。如果在积分器反向积分周期之前,DU端输入一个正跳变脉冲,该转换周期所得到的结果将被送入输出锁存器,经多路开关选择后输出。否则继续输出上一个转换周期所测量的数据。这个作用可用于保存测量数据,若不需要保存数据而是直接输出测量数据,将DU端与EOC引脚直接短接即可。

[7]. Pin10、Pin11(CLK1、CLK0)—时钟外接元件端,MC14433内置了时钟振荡电路,对时钟频率要求不高的场合,可选择一个电阻即可设定时钟频率,时钟频率为66kHz时,外接电阻取300kΩ即可。

若需要较高的时钟频率稳定度,则需采用外接石英晶体或LC电路,参考附图。

[8]. Pin12(VEE—负电源端。VEE是整个电路的电压最低点,此引脚的电流约为0.8mA,驱动电流并不流经此引脚,故对提供此负电压的电源供给电流要求不高。

[9]. Pin13(Vss)—数字电路的负电源引脚。Vss工作电压范围为VDD-5V≥Vss≥VEE。除CLK0外,所有输出端均以Vss为低电平基准。

[10]. Pin14(EOC)—转换周期结束标志位。每个转换周期结束时,EOC将输出一个正脉冲信号。 [11]. Pin15(OR非)—过量程标志位,当|Vx|>VREF时, 输出为低电平。

[12]. Pin16、17、18、19(DS4、DS3、DS2、DS1)—多路选通脉冲输出端。DS1、DS2、DS3和DS4分别对应千位、百位、十位、个位选通信号。当某一位DS信号有效(高电平)时,所对应的数据从Q0、Q1、Q2和Q3输出,两个选通脉冲之间的间隔为2个时钟周期,以保证数据有充分的稳定时间。

[13]. Pin20、21、22、23(Q0、Q1、Q2、Q3)—BCD码数据输出端。该A/D转换器以BCD码的方式输出,通过多路开关分时选通输出个位、十位、百位和千位的BCD数据。同时在DS1期间输出的千位BCD码还包含过量程、欠量程和极性标志信息,这些信息所代表的意义见下表。

[13]. Pin24(VDD)—正电源电压端。

),基准电源单元电路MC1403(MC1403是美国motorola生产的一种新型的参考电压器件,它是利用一个

负温度系数的基射结正向电压VBE与正温度系数的工作在不同电流密度下,两个晶体管基射结电压差△VBE相加而形成的零温度系数的参考电压源。 功能配置

MC1403 是高精度低漂移能隙基准电源,它的输出电压的温度系数为零,即输出电压与温度无关。 MC1403用8条引线双列直插标准封装。

MC1403引脚图(PCB 库)MC1403的主要特性如下: 输出电压2.475V~2.525V(2.5V±1%) 最小输入电压4.5V(4.5~15V)3mV 负载调整率(0~10mA)1OmV 产品特色 该电路的特点是: ① 温度系数小; ② 噪声小;

③ 输入电压范围大,稳定性能好,当输入电压从+4.5V变化到+15V时,输出电压值变化量小于3mV;

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