7106芯片资料

第三章万用表的电路原理及装配3.1万用表的基本结构3.2双积分A/D转换器的工作原理3.3万用表功能的扩展3.4万用表的装配与调试第三章万用表的电路原理及装配3.1万用表的基本结构3.1.1模拟式万用表的结构3.1.2数字万用表的结构3.1.3数字电压表的原理框图3.1.4液晶显示概述3.1.5大规模集成电路——7106芯片简介第三章万用表的电路原理及装配3.1万用表的基本结构：3.1.1.模拟式万用表的结构3.1.2.数字万用表的结构图1-1模拟式万用表的结构输入功能选择电流表R/I转换V~/I转换V/I转换量程选择图1-2袖珍式数字万用表的结构输入功能选择量程选择R/V转换V~/V转换I/V转换基本量程数字电压表第三章万用表的电路原理及装配3.1万用表的基本结构：3.1.1.模拟式万用表的结构3.1.2.数字万用表的结构在模拟式万用表结构中，核心部件是磁电式电流表头，转换器的功能是将被测参数——R、V、I统一转换成直流电流后再进行测量。而量程的选择是通过旋转多层开关来实现。图1-1模拟式万用表的结构输入功能选择电流表R/I转换V~/I转换V/I转换量程选择图1-2袖珍式数字万用表的结构输入功能选择量程选择R/V转换V~/V转换I/V转换基本量程数字电压表第三章万用表的电路原理及装配3.1万用表的基本结构：3.1.1.模拟式万用表的结构3.1.2.数字万用表的结构在数字万用表结构中，其核心电路是由A/D转换器及液晶显示电路等组成的基本量程数字电压表。转换器的功能是将被测信号转换成直流电压后再进行测量。功能选择一般通过拨档开关来实现，有的表可通过电路自动切换来完成。图1-1模拟式万用表的结构输入功能选择电流表R/I转换V~/I转换V/I转换量程选择图1-2袖珍式数字万用表的结构输入功能选择量程选择R/V转换V~/V转换I/V转换基本量程数字电压表第三章万用表的电路原理及装配3.1万用表的基本结构：3.1.3数字电压表的电路原理框图数字电压表由两部分电路构成：即模拟电路部分和数字电路部分。在模拟电路部分主要由滤波器、模拟开关、缓冲器、积分器和比较器构成。在数字电路部分主要由振荡器、分频器、逻辑控制器、计数器、锁存器、译码器、相位驱动器和液晶显示器构成。第三章万用表的电路原理及装配3.1万用表的基本结构：3.1.3数字电压表的电路原理框图逻辑控制器RCRCRCRC振荡器分频器Ⅰ分频器ⅡF040KHzTCP=0.1msLCDLCDLCDLCD显示器相位驱动器七段译码器锁存器计数器Fcp10KHz数字电路图1－3数字电压表原理框图模拟开关RCRCRCRC滤波器缓冲器积分器与比较器＋Vin－CREFVREFVREF+－模拟电路第三章万用表的电路原理及装配逻辑控制器RCRCRCRC振荡器分频器Ⅰ分频器ⅡF040KHzTCP=0.1msLCDLCDLCDLCD显示器相位驱动器七段译码器锁存器计数器Fcp10KHz数字电路图1－3数字电压表原理框图模拟开关RCRCRCRC滤波器缓冲器积分器与比较器＋Vin－CREFVREFVREF+－模拟电路第三章万用表的电路原理及装配3.1万用表的基本结构：3.1.3数字电压表的电路原理框图模拟电路与数字电路相辅相成，互相制约，共同完成数字万用表所具有的功能。模拟电路控制数字电路的工作状态与显示结果。而数字电路控制模拟电路中模拟开关的“接通”与“断开”。模拟电路和数字电路都集成在一块大规模集成电路——7106芯片上。第三章万用表的电路原理及装配3.1万用表的基本结构：3.1.4液晶显示概述数字万用表的液晶显示器是采用段电极显示的方式来实现的，也就是液晶显示器的前部电极被分割成a,b,c,d,e,f,g七段，各段电极a,b,c,d,e,f,g与“7106”集成电路芯片中的“BP”引脚，也叫背电极。背电极也是前部电极的共用电极。若是各段前部电极与背电极之间电位相等时，则液晶不显示。若某一段或几段前部电极与背电极存在电位差时，则液晶显示。这样就可以根据被测参数的实际情况分别显示十进制中的1，2，3，4，5，6，7，8，9，0这十个数。图1－4七段LCD显示器字段aaaabbbbccccddddeeeeffffgggg第三章万用表的电路原理及装配3.1万用表的基本结构：3.1.5大规模集成电路——7106芯片简介1110987654321B1D1OSC1HOLDTESTDEENC1V+OSC2OSC3INTEN71067106710671063435363738394041424344VREF+VREF-CREF+CREF-COMINHIINLOA/ZBUFINTV-A1G1D2B2F2D3F1E1C2A2E22221201918171514131216图2-144脚7106管脚排列B3E3POLG3C3LB2324252627282930313233F3AB4BPA3G2第三章万用表的电路原理及装配3.1万用表的基本结构：3.1.5大规已模集成电路—7106芯片简介7106芯片是数字万用表的核心部件，它已封装在每块印制电路板的上端。采用单电源供电，电压范围宽，一般规定为7～15V，常选用9V叠层电池，消耗电流仅为1.8mA，功耗仅为16mW。7106芯片有很高的输入阻抗，典型值为1010Ω，对输入信号无衰减作用。并且，外围电路简单，可直接驱动LCD显示器。7106芯片目前有40个管脚和44个管脚两种，其管脚功能基本相似。1110987654321B1D1OSC1HOLDTESTDEEN00C1V+OSC2OSC3INTEN71067106710671063435363738394041424344VREF+VREF-CREF+CREF-COMINHIINLOA/ZBUFINTV-A1G1D2B2F2D3F1E1C2A2E22221201918171514131216图2-144脚7106管脚排列B3E3POLG3C3LB2324252627282930313233F3AB4BPA3G2第三章万用表的电路原理及装配3.2双积分A/D转换器的工作原理图2-140脚7106A/D转换器模拟电路框图第三章万用表的电路原理及装配3.2双积分A/D转换器的工作原理A/D转换器模拟电路主要由积分器﹑缓冲器﹑比较器﹑模拟开关和基准电压源组成。1.基准电压源由稳压二极管﹑硅二极管和电阻构成，它的作用是维持V+与公共端COM间的电压在2.8~2.9V，而不受外电源变化的影响，以确保芯片的正常工作。2.基准电压源又隔开了缓冲器与积分器，用以提高7106芯片的输入阻抗，这样增大了带负载能力。图2-144脚7106A/D转换器模拟电路框图第三章万用表的电路原理及装配3.2双积分A/D转换器的工作原理3.公共端COM的电位高于电源负极4~6V，它与基准电压源之和即是外电源的电压值。因此，外电源电压一般不应低于7V，以确保万用表的正常工作。4.万用表在进行测试的过程中，A/D转换器对每一次的测量都能自动进行这样一个循环过程：自动调零信号计分（正向积分）反向积分图2-144脚7106A/D转换器模拟电路框图第三章万用表的电路原理及装配3.2双积分A/D转换器的工作原理3.2.1A/D转换器循环过程：1)自动调零2)信号积分3)反向积分图2-144脚7106A/D转换器模拟电路框图第三章万用表的电路原理及装配3.2双积分A/D转换器的工作原理3.2.1A/D转换器循环过程：1.自动调零缓冲器A1积分器A2比较器A3均为集成运算放大器，不可避免地存在失调电压，使测量结果产生误差。而在自动调零阶段模拟开关SAZ闭合（即积分器不工作），其余的开关断开，意味着测试信号没有进入，这时由失调电压对自动调零电容CAZ充电，当自动调零阶段结束时，CAZ上保持的电压与总失调电压大小相等方向相反。也就是在A/D转换运作之前互相抵消。即Vin=0时，数字万用表显示为0。同时，在这一阶段，基准电压源还对基准电容CREF进行反向充电，为反向积分做准备。图2-144脚7106A/D转换器模拟电路框图第三章万用表的电路原理及装配3.2双积分A/D转换器的工作原理3.2.1A/D转换器循环过程：2.信号积分自动调零阶段结束时，受逻辑电路控制模拟开关SAZ打开，SINT闭合，也就是积分器、比较器开始正常工作，被测信号Vin通过缓冲器加到积分器的输入端，在确定的时间T1内对Vin进行正向积分（即定时积分）。被测电压Vin送至积分器在固定时间T1内A/D转换器以的斜率对Vin进行正向积分，表达式为）Cintint(⋅R图2-144脚7106A/D转换器模拟电路框图int)int/(CRVin⋅−−−−−−−−⋅⋅=⋅=∫1210intintintintTCRKVindtttCRKVinV①第三章万用表的电路原理及装配3.2双积分A/D转换器的工作原理3.2.1A/D转换器循环过程：3.反向积分正向积分结束时逻辑控制电路断开Kin开关，并根据比较器输出电压的极性作出判定后，将在自动调零阶段已经对基准电容CREF充好的基准电压极性相反地送入积分器，进行反向积分，经过时间T2积分器的输出又回到零，反向积分结束。其表达式为：上式中Rint,Cint,VREF都为常数。图2-2双积分输出电压示意图T1T2t1t3VINT积分时间tt2积分电压−−−=⋅⋅−=⋅−∫0intintintint20320TCRKVVdtttCRKVVREFREF②第三章万用表的电路原理及装配−−−−−−⋅=REFVVinTT12−−−−−−⋅=CPTNT2−−−−−−⋅⋅=VinVTTNREFCP1第三章万用表的电路原理及装配结论：等式左端的脉冲计数值N与被测电压Vin成正比，并且通过正反两次积分后实现了模拟量转换成数字量。然后通过液晶显示器读出被测参数值。第三章万用表的电路原理及装配当反向积分一结束，A/D转换器又从自动校零阶段准备开始下一个转换周期。也就是准备下一个参数的测量。7106芯片的每个测量周期规定为4000个时钟周期。也就是由4000个计数脉冲完成。那么每个测量周期也就是从这样一个循环是如何分配这4000个时钟周期的？反向积分自动调零正向积分T2’’积分器输入tT1T2’积分器输出t定时器/计数器脉冲N1N2’N2’’t图2－3双积分A/D转换器的信号波形图第三章万用表的电路原理及装配首先，要确定的是正向积分的时间T1是固定不变的，它需要1000个时钟周期来完成。其次是反向积分的时间T2是变化的，它是根据被测参数的大小而变化的。如果被测参数值大，那么T2所需的计数脉冲就多，如果被测参数值小，那么T2所分配的计数脉冲就少。所以，反向积分所需计数脉冲是在0~2000个计数脉冲之间变化。因此，对于31/2数字万用表液晶显示的最大值是1999，而2000所对应的是满量程值，显示为过载符号“1”。最后是自动调零时间，它是随反向积分时间T2变化而变化。所以它需要103~3000个时钟周期，并且它必须等上一次反向积分结束才能开始。反向积分阶段自动校零阶段正向积分阶段1000计数T1T2T20～2000个计数脉冲1231000计数脉冲1000～3000个计数脉冲7106芯片工作时钟周期分配示意图第三章万用表的电路原理及装配反向积分阶段自动校零阶段正向积分阶段1000计数T1T2T20～2000个计数脉冲1231000计数脉冲1000～3000个计数脉冲7106芯片工作时钟周期分配示意图第三章万用表的电路原理及装配3.3万用表功能的扩展3.3.13.3.13.3.13.3.1多量程的数字电压表3.3.23.3.23.3.23.3.2多量程的数字电流表3.3.33.3.33.3.33.3.3多量程的数字欧姆表3.3.43.3.43.3.43.3.4二极管的测量3.3.53.3.53.3.53.3.5三极管的测量第三章万用表的电路原理及装配3.3万用表功能的扩展3.3.13.3.13.3.13.3.1多量程的数字电压表在图3-1中，我们在基本表200mV电压表的基础上，利用电阻串联构成分压原理，将输入端的