直流数字电压表的原理和构成

直流数字电压表一般是由输入电路、量程切换、A/D转换器、电子计数器、数字显示器和逻辑控制电路几部分组成。直流数字电压表由于采用不同的A/D转换器而使其工作原理、仪表结构和性能有很大的差别。A/D转换器是直流数字电压表的核心，更简单地讲，数字电压表是由A/D转换器和电子计数器两大部分组成的。下面，以应用最广泛的由单片ICL7106组成的直流数字电压表为例介绍数字电压表的工作原理。

图8-12　由ICL7106构成的数字电压表电路图

用ICL7106构成数字电压表的典型接线如图8-12所示，该表的量程为200mV，也称为基准档或基本表。由它外加各种转换电路和量程切换装置可构成数字万用表和各种其他数字仪表。R3、C4为时钟振荡器的RC网络；R1、R4是基准电压的分压电阻，供片内A/D转换用；R5、C5为输入端阻容滤波电路，以提高仪表的抗干扰能力；C1、C2分别是基准电容和自动调零电容；R2、C3分别是积分电阻和积分电容；COM管脚和面板上的表笔插孔COM连接。该表的原理框图如图8-13所示。其中A/D转换器采用双斜率积分式A/D转换原理，并主要由积分器、缓冲器和比较器组成。双斜率积分式A/D转换器原理在前面已有叙述，这里将不再说明，下面我看其他几个方框的作用。

图8-13　数字电压表原理框图

1.振荡器

振荡器由ICL7106芯片内部的两个非门和外部元件R、C组成的。它属于两级反相的阻容振荡器，输出波形占空比为50％（即脉冲宽度和脉冲周期的比值）。

2.显示器(www.xing528.com)

显示器采用LD—B7015A型显示块，其内部接线示意图如图8-14所示。图中引线箭头所指的数码中，带圆圈的是四异或非门4077B的管脚号，用于驱动显示三个小数点和电池电压低指示信号，其余数码表示ICL7106型A/D转换器的管脚号，未带箭头的表示空脚。它属于七段（a、b、c、d、e、f、g）显示，但千位数只使用a、b段（当电压表过载时，即超量限时显示过载符号“1”，低三位数字各段全灭，否则显示被测电压最高位）和g段（用来显示负号“－”）。

晶振器经四分频器分频，给二～十进制计数器提供10kHz的计数脉冲。A/D转换结果，即计数器所累计BCD码值，首先进入锁存器锁存，然后经译码器译成显示器显示的七段笔画码，再经由异或门组成的驱动器驱动，最后在显示器上显示出来。

图8-14　LD—B7015A的内部接线示意图

3.控制器

控制器的主要作用是识别积分器的工作状态，适时地发出控制信号，使各模拟开关接通或断开，A/D转换能循环进行。其次，控制器还能识别输入电压极性，控制LCD显示器的负号显示，并且当输入电压超量限时，使千位数显示“1”，其余数码全部熄灭，指示电压表溢出信号。