自動選択のデジタル電圧計。スキーム、説明

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自動選択機能付きデジタル電圧計。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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さまざまな機器において、アナログデジタル変換（ADC）機能を実現するために専用のLSIが使用され始めています。同様の LSI に組み込まれたマルチメータの既知のバリエーションの 572 つは、KR2PV572 (K2PV1) [572] です。現在、国内産業はこのシリーズの別の LSI、KR5PV9 を生産しています。液晶ディスプレイ (LCD) で動作するための出力を備えており、ユニポーラ 572 V 電源で動作できるため、小型で経済的な測定器 (マルチメーター) での使用が可能になります。 KR5PV199,9 ADC は、入力 DC 電圧 (Uin.max. = ±3,5 mV) を、XNUMX ビット LCD を直接制御する並列 XNUMX セグメントコードに変換します。

9V ユニポーラ電源電圧は、ピン 2,8 (アナログコモンバス) を基準にして、内部で安定化された正電圧と非安定化負電圧 (6,2 および -32V) に変換されます。これらの電圧は、KR572PV5 のアナログ部分に電力を供給するために必要です。デジタル部分には、ピン 5 と 1 (デジタルコモンバス) を備えた内部安定化 37 V ADC ソースからも電力が供給されます。 LSIクロックジェネレータが接続されています。 21:1 の分周器を介し、ピンあたり 800 kHz のジェネレーター周波数で 50 に変換されます。図２１に示すように、ＬＣＤの動作に必要な、周波数６２．５Ｈｚの矩形信号が受信された。

KR572PV5 の動作原理は、[1] で KR572PV2 について説明されているものと同様であるため、この記事では説明しません。

読者の注意を引いた測定装置は、DC 電圧と抵抗を測定するように設計されています。

主な技術的特徴：

測定上限、V、kΩ......2、20、200、2000
測定リミット選択……自動
50 kHz のクロック周波数で測定値を確立するまでの時間、秒、それ以上......2,5
入力インピーダンス、MOhm 以上....9
消費電流、mA、それ以上....1

装置の概略図を図に示します。 1. 測定モードスイッチ SA1、基準抵抗 R2 ～ R6 および R2 ～ R5 を備えたアナログスイッチ DD7 ～ DD10、基準電圧源 VT1 を備えた ADC DD1、LCD HG1、および DD7 上の自動測定限界選択デバイス (AMLS) で構成されます。 -DD11チップ。わかりやすくするために、この図では、UAVPI の操作に必要な情報を含むインジケーターセグメントの接続のみを示しています。

図1（クリックすると拡大）

LCD ピンの完全な番号付けを図に示します。 2.

自動選択付きデジタル電圧計
Pic.2

UAVPI の動作原理は、3,5 ビットのパラレル出力コード KR572PV5 の数百および数千ビット (セグメント a、b、g、f - 数百および b、c - 数千) の状態を評価することに基づいています。 ADC の入力電圧 UBX が絶対値で 199,9 mV より大きい場合、過負荷モードが発生し、インジケーターには千の位に 1 が表示されますが、百の位 (および他の桁) には表示されません。 LSI の出力におけるこのような信号により、測定装置は最も大まかな限界値に切り替わります。一方、|UBX| の場合は、 <20 mV の場合、インジケーターは百の位で 0 または 1 を表示しますが、千の位は表示されません。このような出力コードの組み合わせにより、より敏感な制限に移行することが許可されます。

ADC の過負荷信号と過負荷信号は、要素 DD7、DD8、DD9.1 のデコーダによって生成されます。デコーダからの信号は、カウンタ DD10.1 とデコーダカウンタ DD11 の動作を制御します。直列に接続されたカウンタ DD10.1 と DD10.2 (後者は 62,5 桁のみを使用) は、21 Hz (DD1 のピン 32) の周波数を XNUMX で分周します。

結果の周波数 (約 2 Hz) は計数入力 DD11 に供給され、測定リミットを切り替えるときのクロック周波数となります。 ADC が過負荷になると、DD8.4 出力はレベル 1 になり、DD11 カウンタをゼロにリセットします。このカウンタの最下位桁の出力のレベル 1 は、最大測定限界が含まれることに対応します。同時に、出力 DD0 のレベル 8.3 により、DD10.1 のカウントが禁止されます。 ADC が「過負荷」の場合、CP DD10.1 の入力は 1 になり、カウントが可能になり、カウンタ DD11 もアクティブになります。その出力では、各カウントサイクルで、サイクル番号に対応する桁が High 論理レベルになります。

使用される DD11 ビットの数は、測定限界の数と同じです。最適な測定限界に達すると、出力 DD0 の 8.3 によってカウンタ DD10.1 が停止し、それに伴って DD10.2 および DD11 も停止します。最小制限に達すると、ADC がまだ「アンダーロード」状態であっても、DD10.1 は R 入力を介して無効になります。ボルトオーム計の測定限界の切り替えは、アナログキー DD2 ～ DD5 によって実行されます。それらのステータスは出力コード DD11 によって決まります。キーは、導通状態ではかなり高い抵抗 (数百オーム) を持ちますが、実際にはどの測定限界でも誤差が生じないような方法で接続されています。

測定された電圧は、スイッチ SA1 (上の位置) と分割器を介して入力 DD1 に供給されます。分割器の上アームは抵抗 R1、下アームはキー DD2 の状態に応じて抵抗 R5 ～ R2 のいずれかになります。 DD3。分圧器の下アームの最大電圧は、ダイオード VD1 ～ VD4 によって制限されます。基準電圧源はトランジスタ VT1 で作られ、熱的に安定した点で動作します。抵抗 R100 からの 16 mV の基準電圧がピンに印加されます。 36 DD1 から DD6 キーの XNUMX つまで。

ボルトオーム計は、従来とは異なる抵抗測定方法を使用しています [2]。それは図の図で示されます。 3.

自動選択付きデジタル電圧計
Pic.3

電圧 U06 の影響で、直列接続された基準抵抗 R10P と測定抵抗 Rx に特定の電流 0 が流れます。測定抵抗は ADC の入力に接続され、基準抵抗は基準電圧源の代わりに接続されます。抵抗 R0gp と Rx には同じ電流が流れるため、それらの両端の電圧降下の比率は抵抗の比率に等しくなります。したがって、

アインド \uXNUMXd Ux / Uobr \uXNUMXd IoRx / IoRobr \uXNUMXd Rx / Robr

ここで: Aind - インジケーターの読み値。

この抵抗測定方法の利点は、実装が簡単であることと、測定精度が電圧の不安定性 U0 から独立していることです。抵抗測定モードでは、スイッチ SA1 が下の位置に移動します。電源の正電圧は、VD7 および R6 を介してスイッチ DD4、DD5 に供給され、選択された UAVPI の測定限界に応じて標準抵抗 R7 ～ R10 の必要な切り替えを実行します。リファレンス抵抗と測定抵抗の両端の電圧は、ADC 積分器の過負荷モードを排除するためにダイオード VD5 と VD6 によって制限されます。 (図によると) 下のキー DD6 も同じ目的に役立ちます。これにより、抵抗測定時の積分器の時定数が 2 倍になります。トランジスタ VT6 は、DD9 キーを制御する信号インバーターとして機能します。ボルトオームメーターは、7 V バッテリー (「Krona VT」、「Korund」) または 0,115D-1.1-U 6 バッテリーから電力を供給されます。 DD1 を除くすべてのマイクロ回路は、低いスイッチング周波数で動作するときに消費する電流が非常に小さいため、内部スタビライザー DDXNUMX から電力を供給されます。

この設計は訓練を受けたアマチュア無線家向けに設計されているため、回路基板とデバイスの設計については説明しません。スイッチ SA1 は、測定された最大電圧に合わせて設計されており、接点グループ間に信頼性の高い絶縁が備わっていることに注意する必要があります。測定された電圧の大部分が降下する抵抗器 R1 も、同じ電圧に合わせて設計する必要があります。適切な値の複数の低電圧抵抗器で構成できます。デバイスの精度は、ほぼ正確である必要がある基準電圧源と抵抗器 R2 ～ R5、R7 ～ R10 の精度と安定性によってのみ制限されることに注意してください。最後の手段として、公差が 5% 以上の一般的な抵抗器から選択することもできますが、これらの抵抗器の温度と時間の安定性は低くなります。抵抗器 R16 として、無配線多巻抵抗器 SPZ-37 を使用できます。

巻線抵抗器タイプ SP5-2 を使用する場合、その値を 100 ～ 150 オームに減らし、300 ～ 360 オームの定抵抗器を直列に接続する必要があります。そうしないと、調整時の抵抗変化の離散性が大きいため、基準電圧を正確に設定できます。コンデンサ C4、C5 は低い誘電吸収係数を持つ必要があります (K71-5、K72-9、K73-16 など)。デバイス回路にトランジスタ VT1 を取り付ける前に、その熱的に安定した動作点を見つける必要があります。これを行うには、基準電圧源 (VT1、R13、R16) を組み立て、最大電流 16 mA のミリ電流計を抵抗 R1 と直列に接続し、VT1 ゲートに +2,8 V の電圧を印加する必要があります。安定化された電源電圧から抵抗器 R16 の下側 (回路に従って) 端子を接続します。次に、トランジスタ VT1 の温度を変化させることによって (たとえば、まずそのボディに熱い金属物体を触れ、次に冷たい金属物体で触れることによって)、動作温度範囲 (0 ～ 40 °C) でのドレイン電流の変化を最小にします。 C) 抵抗 R13 を選択します。この抵抗の値は、図に示されている値と大幅に異なる場合があります。

正しく組み立てられた電圧抵抗計はすぐに動作を開始し、KR19PV572 クロックジェネレーターの周波数を抵抗 R5 で 50 kHz に設定し、基準電圧を抵抗 R16 で 100 mV に設定するだけです (電圧測定モード)。

ボルトオーム計は交流電圧も測定できます;このためには、SA1から抵抗器R14に向かうワイヤの断線に平均整流値の検出器を含める必要があります。検出器はフィルタを使用して、測定限界を自動的に選択するためにシステムの回路に追加の時定数（慣性）を導入するという事実により、この回路で発振が発生する可能性があり、その結果として電圧計が「オーバーシュート」する可能性があります。」希望の測定限界。この欠点を解消するには、フィルタ容量を減らすか、測定限界を切り替えるクロック周波数を下げるだけで済みますが、これは一定の限界までしか可能です。最後の方法は実装が非常に簡単です。交流電圧の測定に切り替える場合は、CN DD11 入力を次の未使用ビット DD10.2 (ピン 12) の出力に切り替えるだけで十分です。その結果、リミットの切り替えが 5 倍遅くなります。これにより、読み取り値を確立する時間が XNUMX 秒に増加し、UAVPI の信頼性の高い動作が保証されます。

文学：

1. Anufriev L. VIS のマルチメーター - ラジオ、1906 年、No. 4、p。 34-39。

2. Oswald G. Widerstand-Messung mit DVM.- Funkschau、1981 年、No. 8、S. 98。

3. Raatsch P. Bereichsautomatik fur C7136D.-Radio fernsehen elektronik、1986、No. 10、S. 636-638。

著者: V.チビン

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