Разработка цифрового вольтметра, работающего по принципу поразрядного кодирования (точность измерения - 0,3 %)

Микросхема работает в режиме двухквадрантного умножения с одним внешним     операционным  усилителем. Операционный усилитель выполняет роль преобразователя «ток – напряжение» и должен быть быстродействующим. Этому требованию удовлетворяет однокаскадный ОУ 154УД3, описание которого приведено ниже.

Рисунок 15 – Цоколевка ИМС 154УД3

Таблица 14 – Назначение выводов ИМС 154УД3

Таблица 15 – Параметры ИМС 154УД3

Рисунок 16 – Схема включения ЦАП К572ПА1А

3.1.6 Устройство сравнения

Устройство сравнения предназначено для сравнения напряжения на выходе входного устройства с напряжением на выходе ЦАП. В качестве устройства сравнения используется компаратор DA8 типа К554СА3. Типовой компаратор имеет два входа для аналоговых сигналов: U_1вх и U_2вх и выход логического сигнала. Таким образом, компараторы можно рассматривать как линейно-дискретные схемы.

Пока напряжение на выходе ЦАП меньше, чем на выходе входного устройства, на выходе компаратора «1», разрешающая прохождение тактовых импульсов на устройство управления и схему счета. Когда напряжение на выходе ЦАП превысит напряжение на выходе входного устройства, на выходе компаратора появится «0», блокирующий прохождение импульсов на устройство управления и схему счета. Процесс измерения завершается.

Рисунок 17 – Схема устройства сравнения

3.1.7 Схема счета и индикации

Схема счета и индикации предназначена для подсчета количества импульсов, формируемых устройством управления и вывода полученной информации на индикаторы.

Схема счета представляет собой десятичный счетчик с коэффициентом счета равным 1000. Его основой являются 3 интегральных двоично-десятичных счетчика DD10 – DD12 типа К176ИЕ2. Их описание представлено ниже:

Рисунок 18 – Цоколевка ИМС К176ИЕ2

Таблица 16 – параметры ИМС К176ИЕ2

Данная микросхема – 5-разрядный счетчик с возможностью работы в режиме двоичного и двоично-десятичного прямого счета. ИМС имеет два тактовых входа, объединенных по ИЛИ. При подаче импульсов на вход C1 счетчик инкрементируется по переднему фронту положительного импульса, а при подаче импульсов на вход C2 – по заднему фронту. Входы S1 – S8 используются для независимой установки первых 4-х триггеров счетчика. Вход A определяет модуль счета. Если на этот вход подана «1», счетчик работает в режиме двоичного счета с максимальным коэффициентом 32. Если на вход A подан «0», счетчик работает в режиме двоично-десятичного счета с максимальным коэффициентом 20. В этом случае при переходе счетчика из состояния «9» в состояние «0» на выходе P формируется задний фронт отрицательного импульса.

     В данной схеме все 3 счетчика соединены последовательно. Сигналы с выходов счетчиков поступают на преобразователи двоично-десятичного кода в семисегментный DD13 – DD15 типа К176ИД2, осуществляющие управление ЖКИ. Описание преобразователей приведено ниже.

Рисунок 19 – Цоколевка ИМС К176ИД2

Таблица 17 – параметры ИМС К176ИД2

ИМС К176ИД2 представляет собой преобразователь двоично-десятичного кода в семисегментный со встроенным буферным регистром. Преобразователь имеет вход стробирования записи данных в буферный регистр С. При подаче высокого уровня на этот вход происходит прямое прохождение сигнала со входа на выход. По спаду импульса данные защелкиваются в буферном регистре. Вход G определяет активный уровень на выходе дешифратора. Если на этот вход подан «0», то активным будет высокий уровень и наоборот. При подаче «1» на вход K происходит гашение индикатора.

     В качестве индикаторов в данной схеме используются одноразрядные ЖКИ HG1 – HG3 типа ИЖКЦ1-1/18, параметры которых приведены в таблицах 18 и 19.

Таблица 18 – Электрические и световые параметры ИЖКЦ1-1/18

Таблица 19 – Предельные параметры ИЖКЦ1-1/18

Управление ЖКИ происходит следующим образом. На     входы G всех дешифраторов подаются прямоугольные импульсы частотой 50 Гц. Эти же импульсы подаются на общие электроды индикаторов. Если вывод дешифратора активен, то на нем присутствуют импульсы, противофазные управляющим. Таким образом, между активным сегментом и общим электродом приложено переменное напряжение и сегмент зажжен. Если вывод дешифратора не активен, на нем присутствуют импульсы, совпадающие по фазе с управляющими, и напряжение