可調(diào)數(shù)字電壓表電路圖（一）

1．模擬部分的電壓關(guān)系

下圖是演示板的電路圖，UIA跟隨TL431產(chǎn)生的2.5V基準(zhǔn)電壓，輸出電源到地的中心電壓作為模擬地。電源相對于模擬地就是+2.5V。

UIC把電源作為反相輸入信號，放大0.4倍，輸出相對于模擬地一1.OV的UN。Wl是多圈電位器，可以精細(xì)調(diào)節(jié)UN，實現(xiàn)電壓表的可標(biāo)定性。UN取-1V是為了便于示波器觀測。待測信號從紅一黑表筆進(jìn)入。如果簡單的把紅筆接VCC，就是輸入+2.5V（相對于模擬地）。經(jīng)過R1，R2分壓得到0.25V。UIB接成跟隨器，運放的高輸入阻抗使輸入電路幾乎對Rl，R2分壓沒有旁路影響。運放的低輸出阻抗使Ux相當(dāng)于恒壓源，第一階段積分電流就是Ux/R，信號源內(nèi)阻不影響積分效果。

R5積分電阻取得比通常數(shù)字電壓表大。最大輸入10V時，Ux為1V，充電電流0.5μA。1000個CLK（5kHz），占時0.2s，在積分電容Cl上，充電終止電壓△U=-1V。

正好在運放的線性范圍內(nèi)。放電階段，每一個脈沖Cl電壓+O.OOIV。

輸入10V、5v、2.5V三種情況下的波形放電到0的時間分別為1000、500、250個脈沖。示波器觀測測試點3、4，看倒三角形的頂點平移和斜邊變化。為了觀測慢動作，將JP1，JP2用短路片連接。時鐘降低100倍，積分電容增大100倍?？梢詮娘@示屏看到：Sl綠燈亮，計數(shù)器999→0;S2紅燈亮，計數(shù)器O→999；S3黃燈亮，計數(shù)保持20s→……的循環(huán)過程。試試減小輸入電壓，慢動作看S2期間計數(shù)值隨輸入電壓而減少（如5V→500，2.5V→250）．

2．停止計數(shù)信號提前結(jié)束S2的電路分析下圖中U3B輸出低，停止計數(shù)，在S2=1期間，U2B電子開關(guān)接通，將U4B第5腳拉低。起提前結(jié)束S2的功能。盡管U8的輸出TCD為高，R7起隔離作用，不影響U4B第5腳的電平。

3.40192預(yù)置數(shù)和減計數(shù)電路分析

下圖中每個192的D3～O接1001，S3由高變低時，通過電容器C3，電阻R6組成的微分電路產(chǎn)生一個負(fù)脈沖送到40192的PL端，使3片192的Q3—QO置為1001。

顯示999。Sl高電平期間，U4C的⑧腳高，U4D⑩腳輸出CLK的反相信號送CPD。40192作減法計數(shù)。

4.40192清零和加計數(shù)電路

分析下圖中S2上升沿，通過電容器C4，電阻R12組成的微分電路產(chǎn)生一個正脈沖送到40192的MR端，清零。S2高電平期間，R12將MR拉低，復(fù)位不起作用，U4D的⑩腳高，U4D⑥腳輸出CLK的反相信號送CPU。40192作加法計數(shù)。

（1）S3定時。S3=1期間，U4A的①腳高，U4A③腳輸出CLK的反相信號送U5⑩腳。U5計數(shù)1024個脈沖，Ql0輸出1，送到U6的13腳，U6復(fù)位，回到QO=1狀態(tài)，輸出使Sl=1。U8的進(jìn)位信號和借位信號通過U4B使U6移位，Sl→S2→S3實現(xiàn)環(huán)形分配。

（2）數(shù)字顯示部分。用3片4511和3個0.5in共陰極七段數(shù)碼管組成。390Ω是LED限流電阻。DS1的小數(shù)點接限流電阻到Vcc構(gòu)成定點9.99的數(shù)字顯示。

（3）時鐘源。R9構(gòu)成U3A的正反饋，形成施密特觸發(fā)器特性。

W2、R3構(gòu)成負(fù)反饋，C2起滯后作用。當(dāng)②腳（in）輸入低，1腳輸出（out）高電平SV時，R9與R8分壓得3.33V，1腳輸出通過W2、R3對C2充電。直到②腳輸入超過3.33V，U3A翻轉(zhuǎn)，①腳輸出變低電平OV。R9與R8分壓得1.67V。

IN+《IN-，維持低輸出，C2通過W2、R3對out放電。直到②腳輸入低于1.67V，U3A翻轉(zhuǎn)。如此周而復(fù)始。C2在1.67V（l/3Vcc）~3.33V（2/3Vcc）之間振蕩，1腳輸出的擺幅幾乎是5～Ov。

5．調(diào)試要點

（1）測模擬地與Vcc之間電壓為2.5V左右。如果不對，檢查TIA31。

（2）將“紅筆”接Vcc，測試點1相對與模擬地約為0.25V。R2用9.1M不影響實驗。

（3）調(diào)節(jié)W2使刷新速度約每秒2次。

（4）調(diào)節(jié)Wl使輸出讀數(shù)250。

（5）電壓測量非線性問題。主要原因Ux太大，超出運放線性范圍。試提高CLK或加大Cl。另外Cl電容質(zhì)量會影響測量。換漏電小的電容溫度系數(shù)小的電容器。

（6）不用示波器，也可以用指針式萬用表監(jiān)視測試點3和模擬地之間電壓擺動。