ICL7107 安裝電壓表頭時(shí)的一些要點(diǎn):按照測(cè)量=±199.9mV 來(lái)說(shuō)明。
1.辨認(rèn)引腳:芯片的第一腳,是正放芯片,面對(duì)型號(hào)字符,然后,在芯片的左下方為第一腳。
也可以把芯片的缺口朝左放置,左下角也就是第一腳了。
許多廠家會(huì)在第一腳旁邊打上一個(gè)小圓點(diǎn)作為標(biāo)記。
知道了第一腳之后,按照反時(shí)針?lè)较蛉プ撸来问堑?2 至第 40 引腳。(1 腳與 40 腳遙遙相對(duì))。
2.牢記關(guān)鍵點(diǎn)的電壓:芯片第一腳是供電,正確電壓是 DC5V 。第 36 腳是基準(zhǔn)電壓,正確數(shù)值是 100mV,第 26 引腳是負(fù)電源引腳,正確電壓數(shù)值是負(fù)的,在 -3V 至 -5V 都認(rèn)為正常,但是不能是正電壓,也不能是零電壓。芯片第 31 引腳是信號(hào)輸入引腳,可以輸入 ±199.9mV 的電壓。在一開(kāi)始,可以把它接地,造成“0”信號(hào)輸入,以方便測(cè)試。
3.注意芯片 27,28,29 引腳的元件數(shù)值,它們是 0.22uF,47K,0.47uF 阻容網(wǎng)絡(luò),這三個(gè)元件屬于芯片工作的積分網(wǎng)絡(luò),不能使用磁片電容。芯片的 33 和 34 腳接的 104 電容也不能使用磁片電容。
4.注意接地引腳:芯片的電源地是 21 腳,模擬地是 32 腳,信號(hào)地是 30 腳,基準(zhǔn)地是 35 腳,通常使用情況下,這 4 個(gè)引腳都接地,在一些有特殊要求的應(yīng)用中(例如測(cè)量電阻或者比例測(cè)量),30 腳或 35 腳就可能不接地而是按照需要接到其他電壓上。-- 本文不討論特殊要求應(yīng)用。
5.負(fù)電壓產(chǎn)生電路:負(fù)電壓電源可以從電路外部直接使用 7905 等芯片來(lái)提供,但是這要求供電需要正負(fù)電源,通常采用簡(jiǎn)單方法,利用一個(gè) +5V 供電就可以解決問(wèn)題。比較常用的方法是利用 ICL7660 或者 NE555 等電路來(lái)得到,這樣需要增加硬件成本。我們常用一只 NPN 三極管,兩只電阻,一個(gè)電感來(lái)進(jìn)行信號(hào)放大,把芯片 38 腳的振蕩信號(hào)串接一個(gè) 20K -56K 的電阻連接到三極管“B”極,在三極管“C”極串接一個(gè)電阻(為了保護(hù))和一個(gè)電感(提高交流放大倍數(shù)),在正常工作時(shí),三極管的“C”極電壓為 2.4V - 2.8V 為最好。這樣,在三極管的“C”極有放大的交流信號(hào),把這個(gè)信號(hào)通過(guò) 2 只 4u7 電容和 2 支 1N4148 二極管,構(gòu)成倍壓整流電路,可以得到負(fù)電壓供給 ICL7107 的 26 腳使用。這個(gè)電壓,最好是在 -3.2V 到 -4.2V 之間。
6.如果上面的所有連接和電壓數(shù)值都是正常的,也沒(méi)有“短路”或者“開(kāi)路”故障,那么,電路就應(yīng)該可以正常工作了。利用一個(gè)電位器和指針萬(wàn)用表的電阻 X1 檔,我們可以分別調(diào)整出 50mV,100mV,190 mV 三種電壓來(lái),把它們依次輸入到 ICL7107 的第 31 腳,數(shù)碼管應(yīng)該對(duì)應(yīng)分別顯示 50.0,100.0,190.0 的數(shù)值,允許有 2 -3 個(gè)字的誤差。如果差別太大,可以微調(diào)一下 36 腳的電壓。
7.比例讀數(shù):把 31 腳與 36 腳短路,就是把基準(zhǔn)電壓作為信號(hào)輸入到芯片的信號(hào)端,這時(shí)候,數(shù)碼管顯示的數(shù)值最好是 100.0 ,通常在 99.7 - 100.3 之間,越接近 100.0 越好。這個(gè)測(cè)試是看看芯片的比例讀數(shù)轉(zhuǎn)換情況,與基準(zhǔn)電壓具體是多少 mV 無(wú)關(guān),也無(wú)法在外部進(jìn)行調(diào)整這個(gè)讀數(shù)。如果差的太多,就需要更換芯片了。
8.ICL7107 也經(jīng)常使用在 ±1.999V 量程,這時(shí)候,芯片 27,28,29 引腳的元件數(shù)值,更換為 0.22uF,470K,0.047uF 阻容網(wǎng)絡(luò),并且把 36 腳基準(zhǔn)調(diào)整到 1.000V 就可以使用在±1.999V 量程了。
9.這種數(shù)字電壓表頭,被廣泛應(yīng)用在許多測(cè)量場(chǎng)合,它是進(jìn)行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換的最基本,最簡(jiǎn)單而又最低價(jià)位的一個(gè)方法,是作為數(shù)字化測(cè)量的一種最基本的技能。
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ICL7107是一塊應(yīng)用非常廣泛的集成電路。它包含3 1/2位數(shù)字A/D轉(zhuǎn)換器,可直接驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管,內(nèi)部設(shè)有參考電壓、獨(dú)立模擬開(kāi)關(guān)、邏輯控制、顯示驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)調(diào)零功能等。這里我們介紹一種她的典型應(yīng)用電路--數(shù)字電壓表的制作。其電路如附圖。
制作時(shí),數(shù)字顯示用的數(shù)碼管為共陽(yáng)型,2K可調(diào)電阻最好選用多圈電阻,分壓電阻選用誤差較小的金屬膜電阻,其它器件選用正品即可。該電路稍加改造,還可演變出很多電路,如數(shù)顯電流表、數(shù)顯溫度計(jì)等.
數(shù)字電壓表的幾種常用的應(yīng)用電路
數(shù)字電壓表(數(shù)字面板表)是當(dāng)前電子、電工、儀器、儀表和測(cè)量領(lǐng)域大量使用的一種基本測(cè)量工具有關(guān)數(shù)字電壓表的書(shū)籍和應(yīng)用已經(jīng)非常普及了。這里展示的一份由 ICL7106 A/D 轉(zhuǎn)換電路組成的數(shù)字電壓表(數(shù)字面板表)電路,就是一款最通用和最基本的電路。
與 ICL7106 相似的是 ICL7107 ,前者使用 LCD 液晶顯示,后者則是驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管作為顯示,除此之外,兩者的應(yīng)用基本是相通的。
電路圖中,僅僅使用一只 DC9V 電池,數(shù)字電壓表就可以正常使用了。按照?qǐng)D示的元器件數(shù)值,該表頭量程范圍是±200.0mV。當(dāng)需要測(cè)量 ±200mV 的電壓時(shí),信號(hào)從 V-IN 端輸入,當(dāng)需要測(cè)量 ±200mA 的電流時(shí),信號(hào)從 A-IN 端輸入,不需要加接任何轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),就可以得到兩種測(cè)量?jī)?nèi)容。
也有許多場(chǎng)合,希望數(shù)字電壓表(數(shù)字面板表)的量程大一些,那么,只需要更改 2 只元器件的數(shù)值,就可以實(shí)現(xiàn)量程為 ±2.000V 了。更改的元器件具體位置和數(shù)值見(jiàn)下圖的 28 和 29 兩只引腳:
在有了一只數(shù)字電壓表(數(shù)字面板表)之后,按照下面的圖示,給它配置一組分流電阻,就可以實(shí)現(xiàn)多量程數(shù)字電流表,分檔從 ±200uA 到 ±20A 。但是要注意:在使用 20A 大電流檔的時(shí)候,不能再有開(kāi)關(guān)來(lái)切換量程,應(yīng)該專門(mén)配置一只測(cè)量插孔,以防燒毀切換開(kāi)關(guān)。
與多量程電流表對(duì)應(yīng)的是經(jīng)常需要使用多量程電壓表,按照下圖配置一組分壓電阻,就可以得到量程從 ±200.0mV 至 ±1000V 的多量程電壓表。
測(cè)量電阻與測(cè)量電流或者電壓一樣重要,俗稱“三用表”,利用數(shù)字電壓表做成的多量程電阻表,采用的是“比例法”測(cè)量,因此,它比起指針萬(wàn)用表的電阻測(cè)量來(lái)具有非常準(zhǔn)確的精度,而且耗電很小,下圖示中所配置的一組電阻就叫“基準(zhǔn)電阻”,就是通過(guò)切換各個(gè)接點(diǎn)得到不同的基準(zhǔn)電阻值,再由 Vref 電壓與被測(cè)電阻上得到的 Vin 電壓進(jìn)行“比例讀數(shù)”,當(dāng) Vref = Vin 時(shí),顯示就是 Vin/Vref*1000=1000 ,按照需要點(diǎn)亮屏幕上的小數(shù)點(diǎn),就可以直接讀出被測(cè)電阻的阻值來(lái)了。
在產(chǎn)品數(shù)字萬(wàn)用表中,為了節(jié)省成本和簡(jiǎn)化電路,測(cè)量電流的分流電阻和測(cè)量電壓的分壓電阻以及測(cè)量電阻的基準(zhǔn)電阻往往就是同一組電阻。這里不討論數(shù)字萬(wàn)用表的電路,僅僅是幫助讀者在單獨(dú)需要使用某種功能時(shí),可以有一定的參考作用。
下圖是一個(gè)最簡(jiǎn)單的 10 倍放大電路,運(yùn)算放大器使用的是精度比較高的 OP07 ,利用它,可以把 0~200mV 的電壓放大到 0~2.000V。在使用的數(shù)字電壓表量程為 2.000V 時(shí),(例如 ICL7135 組成的 41/2 數(shù)字電壓表,基本量程就是 2.000V。)特別有用。
如果把它應(yīng)用在基本量程為 ±200.0mV 的數(shù)字電壓表上,就相當(dāng)于把分辨力提高了 10 倍,在一些測(cè)量領(lǐng)域中,傳感器的信號(hào)往往覺(jué)得太小了,這時(shí),可以考慮在數(shù)字電壓表前面加上這種放大器來(lái)提高分辨力。
在電流或者電壓的測(cè)量中,經(jīng)常遇見(jiàn)測(cè)量的并不是直流而是交流,這時(shí)候,絕對(duì)不可以把交流信號(hào)直接輸入到數(shù)字電壓表去,必須先把被測(cè)的交流信號(hào)變成直流信號(hào)后,才可以送入數(shù)字電壓表進(jìn)行測(cè)量。下圖就是一個(gè)把交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成為直流信號(hào)的參考電路。(說(shuō)明:更好的交流轉(zhuǎn)換成為直流的電路是一種“真有效值”轉(zhuǎn)換電路,但是由于其專用芯片價(jià)格昂貴,多應(yīng)用在一些高檔場(chǎng)合。)
本電路中,輸入的是 0~200.0mV 的交流信號(hào),輸出的是 0~200.0mV 的直流信號(hào),從信號(hào)幅度來(lái)看,并不要求電路進(jìn)行任何放大,但是,正是電路本身具有的放大作用,才保證了其幾乎沒(méi)有損失地進(jìn)行 AC - DC 的信號(hào)轉(zhuǎn)換。因此,這里使用的是低功耗的高阻輸入運(yùn)算放大器,其不靈敏區(qū)僅僅只有 2mV 左右,在普通數(shù)字萬(wàn)用表中大量使用,電路大同小異。
在溫度測(cè)量和其他物理及化學(xué)量的測(cè)量中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)“零點(diǎn)”的時(shí)候信號(hào)不是零的情況,這時(shí)候,下面的“電橋輸入”電路就被優(yōu)先采用了。可以根據(jù)被測(cè)信號(hào)的特點(diǎn),用傳感器替換電橋回路中的某一個(gè)電阻元件。數(shù)字電壓表的兩個(gè)輸入端也不再有接地點(diǎn),作為一種典型的“差分”輸入來(lái)使用了。
電橋輸入電路的變種還可以延伸到下面的電路,這是一個(gè)把 4~20mA 電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字顯示的電路。它的零點(diǎn)就是 4mA 而不是 0mA 。當(dāng)輸入零點(diǎn)電流為 4 mA 的時(shí)候,利用 IN- 上面建立起來(lái)的電壓,抵消掉 IN+ 由于 4mA 出現(xiàn)的無(wú)用信號(hào),使得數(shù)字電壓表差分輸入=0,就實(shí)現(xiàn)了 4mA 輸入時(shí)顯示為 0 的要求。隨著信號(hào)的繼續(xù)增大,例如到了 20mA ,對(duì)數(shù)字電壓表來(lái)說(shuō),相當(dāng)于差分輸入電流為 20-4=16mA ,這個(gè) 16mA 在 62.5R 電阻上的壓降,就是數(shù)字電壓表的最大輸入信號(hào)。這時(shí)候,把數(shù)字電壓表的基準(zhǔn)電壓調(diào)整到與 16*62.5=1000mV 相等,顯示就是 1000 個(gè)字!
評(píng)論
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