制作数字电压表：任务实施详解

1.电路工作过程分析

以MC14433为核心的数字电压表电路原理图如图7-9所示。图7-9中，MC14433为双积分型A/D转换器，CC4511为译码驱动电路，MC1403为基准电压源电路，MC1413为7组达林顿管反向驱动电路。DS1～DS4信号经MC1413缓冲后驱动各个共阴数码管的阴极。电路的工作过程如下。

图7-9 数字电压表电路原理图

MC1403的输出接至MC14433的VREF输入端，为MC14433提供高精度、高稳定度的参考电压;CC4511将MC14433输出的BCD码经译码后送给LED数码管的阳极。MC14433的选通脉冲DS1～DS4连接反向驱动电路MC1413，MC1413输出端O4～O1控制着千位、百位、十位和个位上的4个LED数码管的公共阴极，使之轮流为低电平，则4个数码管轮流工作，从而实现动态扫描显示，即以Q0～Q3作为字形代码，以DS1～DS4作字位代码。

MC14433在每次A/D转换结束时，在芯片的EOC端输出一个正脉冲，并在DS1～DS4端输出字位信号。首先在DS1端输出字位正脉冲，而此时数据端Q0～Q3输出最高位(半位)数据，使最高位的0或1在数字表的最高位显示。同时输出过量程、欠量程和极性标志信号。即Q3为0时最高位显示1，Q3为1时最高位显示0;Q2为1时表示被测电压为正，反之为负。过量程标志由端输出，为低电平表示被测电压超出目前的量程范围，即|VX|>VREF，而为1时，|VX|<VREF。在DS1输出字位正脉冲后，依次使DS2、DS3和DS4输出正脉冲，而Q0～Q3输出相应位的BCD码数据。

当参考电压VREF取2V和200mV时，输入被测模拟电压的范围分别为0～1.999V和0～199.9mV。由于MC14433量程电压输入端的最大输入电压不能超过1.999V，若被测输入电压超过1.999V，如在0～20V范围，被测输入的电压需要经过分压才能输入，被测电压输入端UI前必须用1800kΩ和200kΩ的电阻分压，用4.7kΩ和47kΩ的电阻限流，使输入的电压大约为原来的十分之一，实现与2V的参考电压匹配。

2.器件、器材

实训需要设备包括数字实验装置万用表、双踪示波器，±5V直流电源、电烙铁、直流数字电压表，所需器件(材)如表7-2所示。

表7-2 数字电压表电路实训所需器件(材)

3.元器件识别与测试

(1)AT192集成电路测试仪简介

①测试适用范围。

元器件测试：适用于所有类型的集成电路的测试和元器件的筛选测试。

电路板测试：在测试电缆线和测试夹的配合下能对各种电路板进行检测。

②测试原理(V-I曲线测试)。其测量原理是给元器件的每个引脚施加一个安全的低功率扫描驱动信号，使其产生一个阻抗特征图，然后将被测器件和数据库中标准动态阻抗图进行对比，根据阻抗图差异的大小来判断元件的好坏和可用性。

③集成电路测试操作。首先从数据库选择要测试的集成电路型号(或用户可根据自己的需要，用性能完好的器件创建IC测试数据库)，然后将集成电路插入测试座，执行测试，则得到PASS或FAIL的测试结果。

(2)集成电路的识别与检测

按图7-8和图7-10至图7-12识别各个集成电路型号与引脚功能，用AT192集成电路测试仪对其进行检测，将测试结果填于表7-3中。

图7-10 MC1413引脚图

(www.xing528.com)

图7-11 MC1403引脚图

图7-12 CC4511引脚图

表7-3 集成电路检测表

(3)数码管TBC5011H的识别与检测

找出数码管的所有公共端，对数码管进行检测，并自制表格完成数据记录。

(4)色环电阻的识别与检测

识别与检测色环电阻R1、R2、RM和Rd，并自制表格完成数据记录。

(5)电位器RP的识别与检测

识别与检测电位器RP，并自制表格完成数据记录。

(6)电容器的识别与检测

识别与检测电容器C1和C01，并自制表格完成数据记录。

4.电路组装

在插装集成电路时，要注意引脚标记与电路板上的标记一致，所有引脚要与电路板上插孔对准后再均匀用力插入。在焊接数码管时，要注意焊接时间不要过长，以免造成数码管外壳熔融而损坏。元器件焊接完成后，自检、互检有无短路与虚焊，以及错误连接情况。

5.功能检测与调试

调试步骤如下。

(1)连接MC1403基准电压源，用标准数字电压表检查输出是否为2.5V。调整电位器RP，使输出电压为2.0V。

(2)将输入端接地，接通+5V、-5V电源(先接好地线)，此时数码管应显示“000”，若不是，检查电源正负电压，用示波器观察DS1～DS4、O4～O1的波形，找出故障原因。

(3)使用电阻和电位器构成输入电压UI调节电路，调节电位器，数码管显示将有相应变化，然后进入下一步细调。

(4)用数字万用表测量输入电压，调节电位器，使UI=0.500V，被调电路的电压指示值不一定显示0.500，调整基准电压源，使指示值与数字万用表显示的标准电压误差的个位数在5之内。

(5)改变输入电压UI极性，使UI=-0.500V，检查“-”是否显示，并按步骤(4)的方法校准显示值。

(6)在-1.999～+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个位数均在5之内。至此一个测量范围为-1.999～+1.999V的直流电压表调试成功。