E型熱電偶0到300度 畢業(yè)設(shè)計

1、畢業(yè)綜合實踐文檔題 目： 數(shù)字式溫度測量控制電路的設(shè)計 系 別： 電氣電子工程系 專 業(yè)： 電子信息工程技術(shù) 班 級： 電子0903 學(xué) 號： 09034338 作 者： 指導(dǎo)老師： 專業(yè)技術(shù)職務(wù)： 2012年 3 月 浙江溫州 溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)綜合實踐開題報告姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 電子信息工程技術(shù) 課題名稱： 數(shù)字式溫度測量控制電路的設(shè)計 指導(dǎo)教師： 2011 年 12 月 19 日本課題意義及現(xiàn)狀、需解決的問題和擬采用的解決方案本課題的意義： 在科研工作和成產(chǎn)過程控制中，往往需要對溫度進(jìn)行測量，數(shù)字式溫度計是采用“溫度傳感器”進(jìn)行測量，數(shù)碼管LED直接顯示出被測溫度值。這種數(shù)字

2、顯示不僅直觀、測量精度高，而且便于控制?，F(xiàn)狀： 傳統(tǒng)的溫度計有反應(yīng)數(shù)度慢、讀數(shù)麻煩、測量精度不高、誤差大等缺點。所以出現(xiàn)數(shù)字溫度表。它與模擬式溫度表相比較，歸納起來有：準(zhǔn)確度高、測量范圍廣、靈敏度高、測量速度塊、使用方便、自動化程度高、讀數(shù)清晰直觀方便。需解決的問題：將溫度量轉(zhuǎn)換為成比例的模擬信號。將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。通過數(shù)字電路顯示出被測溫度值。實現(xiàn)溫度控制。解決方案：1、傳感器可以采用E型熱電偶，通過電橋?qū)崿F(xiàn)溫度補償。整流電橋的輸出電壓作為運放構(gòu)成的差動放大器雙端輸入信號。2、A/D轉(zhuǎn)換器以9V作為基準(zhǔn)電壓VREF , 差動放大器輸出的電壓與基準(zhǔn)電壓VREF 進(jìn)行比較，輸出相應(yīng)的二進(jìn)制

3、數(shù)。3.將要控制的溫度所對應(yīng)的電壓值作為基準(zhǔn)電壓VREF，用實際測量值與VREF進(jìn)行比較，比較結(jié)果（輸出狀態(tài)）自動地控制、調(diào)節(jié)系統(tǒng)溫度。4、通過譯碼后，由4個7段數(shù)碼管顯示出溫度值。指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師： 年 月 日專業(yè)教研室審查意見： 教研室負(fù)責(zé)人： 年 月 日 溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)綜合實踐任務(wù)書專 業(yè) _ 班 級 _ 學(xué)生姓名 1 課題名稱：_ _ 數(shù) 字 式 溫 度 測 量 控 制 電 路 設(shè) 計 _ （配用E型熱電偶，測量、控制范圍0300，控制精度0.5級） 2 原始資料要求： 了解測溫控制電路的類型及目前溫度測量控制儀表的發(fā)展趨勢。要求所選用的電路為數(shù)字集成電路，選用的元器件較為

4、先進(jìn)且市場上可以購買。參考資料較為新穎。 三課題要求： 在給定的條件下，完成數(shù)字式溫度測量控制電路的設(shè)計，并根據(jù)所設(shè)計的內(nèi)容編寫設(shè)計說明書。 四課題內(nèi)容： （1）完成數(shù)字式溫度測量控制電路的方案圖，確定設(shè)計方案。（2）分析各單元電路的工作原理和特性，并有必要的計算。（3）說明主要集成電路芯片的功能、特點和基本工作原理。（4）簡述測量控制電路的調(diào)試方法。（5）畫出完整的電路圖。（6）編寫設(shè)計說明書。 五課題完成時間： 2011 年 12 月 19 日 至 2012 年 4 月 6 日指 導(dǎo) 教 師： 教研室主任： 系 主 任： 畢業(yè)綜合實踐課題名稱： 數(shù)字式溫度測量控制電路的設(shè)計 作 者： 學(xué)

5、號： 系 別： 電氣電子工程系 專 業(yè)： 電子信息工程技術(shù) 指導(dǎo)老師： 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 2011年 3 月 浙江溫州課 題 摘 要本文主要設(shè)計是以E型熱電偶的溫度測量系統(tǒng)。溫度是一個基本物理量，也是一個與人們的生活環(huán)境、生產(chǎn)活動密切相關(guān)的重要物理量。測量溫度的器件有熱電阻，熱敏電阻，熱電偶，二極管等都。熱電偶的特點:熱電動勢之大，靈敏度之高屬所有熱電偶之最，宜制成熱電堆，測量微小的溫度變化。對于高濕度氣氛的腐蝕不甚靈敏，宜用于濕度較高的環(huán)境。E熱電偶還具有穩(wěn)定性好，抗氧化性能優(yōu)于銅-康銅，鐵-康銅熱電偶，價格便宜等優(yōu)點，能用于氧化性和惰性氣氛中，廣泛為采用。本設(shè)計采用了7809、7909穩(wěn)壓三極

6、管，固態(tài)繼電器，ICL7107CPL譯碼顯示集成芯片，0P07和LM324放大器，E型熱電偶和4位數(shù)碼管組成的系統(tǒng)，來實現(xiàn)溫度的實時顯示。關(guān)鍵詞： E型熱電偶 溫度測量 放大器 A/D轉(zhuǎn)換 譯碼顯示目 次1引言12設(shè)計內(nèi)容及要求22.1 任務(wù)設(shè)計框圖23電源電路33.1 三端電源穩(wěn)壓管 7809,790934熱電偶 E型熱電偶55運算放大器的設(shè)計76運算放大器（OP07）87 溫度控制及報警電路97.2四運算放大器(LM324)108譯碼顯示電路128.1 A/D轉(zhuǎn)換芯片 ICL7107CPL128.2 積分電路148.3 溫度譯碼顯示電路158.4溫度零位校準(zhǔn)電路168.5 ICL7107的

7、電源供應(yīng)188.6 8421 BCD 碼對應(yīng)的顯示188.6.1 共陰4位數(shù)碼管189固態(tài)繼電器21結(jié)論23致謝24參考文獻(xiàn)25附錄A26附錄B271引言 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度是需要測量和控制的重要參數(shù)之一，在溫度測量中，熱點偶的應(yīng)用極為廣泛，它具有結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，測量范圍廣，精度高，慣性小和輸出信號便于遠(yuǎn)傳等許多優(yōu)點。另外，由于熱電偶是一種有源傳感器，測量時不需外加電源，使用十分方便，所以常被用作測量爐子，管道內(nèi)的氣體或液體的溫度及固體的表面溫度。熱電偶作為一種溫度傳感器，熱電偶通常和顯示儀表，記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。熱電偶可以直接測量各種生產(chǎn)中從0到1300范圍的液體蒸汽和氣體

8、介質(zhì)以及固體的表面溫度。本文所要設(shè)計的是基于運算放大器的具有冷端補償?shù)臒犭娕紲y溫。所要設(shè)計包括三部分，熱電偶，冷端補償，運算放大器。熱電偶選用的為E型熱電偶，補償采用是橋式補償電路，運算放大器則用的是運放比例較大而輸出阻抗比較小的儀器儀表放大器。熱電偶冷端補償計算方法：從毫伏到溫度：測量冷端溫度，換算為對應(yīng)毫伏值，與熱電偶的毫伏值相加，換算出溫度。 從溫度到毫伏：測量出實際溫度與冷端溫度，分別換算為毫伏值，相減後得出毫伏值，即得溫度。熱電偶具有以下特點：裝配簡單，更換方便壓簧式感溫元件，抗震性能好測量范圍大（2001300,特殊情況下2702800） 機(jī)械強度高，耐壓性能好 耐高溫可達(dá)2800

9、度以上優(yōu)點，是制作溫度傳感器最合適的材料。2設(shè)計內(nèi)容及要求1）. 配用E型熱電偶，測量、控制范圍為300?？刂凭?.5級2）. 將溫度量轉(zhuǎn)換為成比例的模擬信號。3）. 將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。4）. 通過數(shù)字電路顯示出被測溫度值。5）. 實現(xiàn)溫度控制。2.1 任務(wù)設(shè)計框圖E型熱電偶電橋冷端補償電壓放大A/D轉(zhuǎn)換非線性矯正設(shè)定值電壓比較器驅(qū)動顯示電源選擇開關(guān)圖1 設(shè)計任務(wù)原理框圖3電源電路圖2 電源電路原理圖本設(shè)計的電源電路采用變壓器變壓到AC-16V跟6V至整流橋，通過濾波電容C1,C2，C5的濾波，經(jīng)過7809,7909穩(wěn)壓三極管后得到穩(wěn)定的+-9V。3.1 三端電源穩(wěn)壓管 7809,79

10、09X78XX,X79XX系列是三端電源穩(wěn)壓電路，它的封裝形式為TO-220。它有一系列的電壓輸出，應(yīng)用非常的廣泛。每種類型由于內(nèi)部的電流的限制，以及過熱保護(hù)和安全工作區(qū)的保護(hù)，使它基本上不會損壞。它的特點有：最大輸出電流為1.5A輸出電壓為5V,6V,8V,9V,10V,12V,15V,18V,24V 熱過載保護(hù)短路保護(hù)輸出晶體管安全工作區(qū)保護(hù)圖3 穩(wěn)壓管內(nèi)部原理圖表1 穩(wěn)壓管極限參數(shù)（Ta=25）參數(shù)符號數(shù)值單位輸入電壓（Vo=5V to 18V）（Vo=24V）Vi3540VV結(jié)到空氣熱阻RJA65/W結(jié)到殼熱阻RJC5/W工作溫度Topr0 +125貯存溫度Tstg-65 +1504熱

11、電偶 E型熱電偶熱電偶是一種感溫元件，是一次儀表，它直 接測量溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號，通過電氣儀表（二次儀表）轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。 熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體（稱為熱電偶絲材或熱電極）組成閉合回路，當(dāng)接合點兩端的溫度不同，存在溫度梯度時，回路中就會有電流通過，此時兩端之間就存在電動勢熱電動勢，這就是所謂的塞貝克效應(yīng)。表2 E型熱電偶分度表：兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極，溫度較高的一端為工作端（也稱為測量端），溫度較低的一端為自由端（也稱為補償端），自由端通常處于某個恒定的溫度下。根據(jù)熱電動勢與溫度的函數(shù)關(guān)系，制成熱電偶分度表；分度表是自由端溫度在 0時的條件

12、下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時，只要該材料兩個接點的溫度相同，熱電偶所產(chǎn)生的熱 電勢將保持不變，即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此，在熱電偶測溫時，可接入測 量儀表，測得熱電動勢后，即可知道被測介質(zhì)的溫度。 如圖4所示 ： 圖4 熱電偶接線圖 其中1為熱電偶 2為導(dǎo)線 3為測溫測壓放大電路我們要求在0到300度范圍內(nèi)的輸出信號進(jìn)行放大，而E型熱電偶比較合適，因此我們選擇E型熱電偶來進(jìn)行。而E熱電偶具有穩(wěn)定性好，抗氧化性能優(yōu)于銅-康銅，鐵-康銅熱電偶，價格便宜等優(yōu)點，能用于氧化性和惰性氣氛中，廣泛為用戶采用。4.1冷端補償電路由熱電偶的基本作用原理

13、知道，一熱電偶的測量溫度主要決定于熱端和冷端溫度差所產(chǎn)生的熱電勢，如此雖然熱端所處的溫度保持恒定不變，但由于冷端產(chǎn)生不規(guī)則的溫度改變，則所測得的溫度值也就成為一原理知道，一熱電偶的測量溫度主要決定于熱端和冷端溫度所產(chǎn)生的熱電勢，如此雖然熱端變數(shù)，或不能代表被測處的實際溫度。熱電偶溫度補償公式如下： E(t，0)=E(t，t0)+E(t0，0) 公式（4-1）其中，E(t0，0)是實際測量的電動勢，t代表熱端溫度，t0代表冷端溫度，0代表O。在現(xiàn)場溫度測量中，由于熱電偶冷端溫度一般不為O，而是在一定范圍內(nèi)變化著，因此測得的熱電勢為E(t，t0)。如果要測得真實的被測溫度所對應(yīng)的熱電勢E(t，0)

14、，就必須補償冷端不是0所需的補償電勢 E(t0，0)，而且，該補償電勢隨冷端溫度變化的特性必須與熱電偶的熱電特性相一致，這樣才能獲得最佳補償效果。 我們常用補償方式為橋式自動補償電路，這種補償方法是在靠近熱電偶冷端地方置放構(gòu)成橋式電路的一臂，此臂是由電阻溫度系數(shù)較大的金屬組成，一般采用鎳銅，其余三臂都由電阻溫度系數(shù)較小的錳銅合金線構(gòu)成。當(dāng)冷端溫度為零度時，電橋構(gòu)成平衡狀態(tài)，若冷端溫度產(chǎn)生改變，鎳銅的一臂的電阻也隨同改變，則使電橋失去平衡或輸出電勢，因為這輸出電勢的大小與冷端由于溫度的變化所產(chǎn)生的熱電勢大小相等但方向相反，這樣兩者抵消，或冷端產(chǎn)生變化但對準(zhǔn)確度的影響無關(guān)。這種補償電路如圖5所示：

15、 圖5 電橋冷端補償電路5運算放大器的設(shè)計熱電偶輸出的是毫伏級的電壓，要求為伏安級，所以采用差分放大器的儀器儀表放大器，它具有很低的輸出阻抗，精確和穩(wěn)定的增益，一般在1V/V到1000V/V放大倍數(shù)，極高的工模抑制比。他的原理圖如下圖6示：圖6 運算放大電路參數(shù)計算：在圖中：R1=R7 R2=R3 R5=R6熱電偶200度輸出電壓為13.421mv，在300度得出電壓為21.036mv放大電壓為0-2.5v V=2.5vm所以A=V/v=33令R5=2R4=20K R3=R1=17.5K 可得放大倍數(shù)為336運算放大器（OP07）TD07(OP07)低噪聲高精度運算放大器1 特點：1)低的輸入

16、噪聲電壓幅度0.35VP-P(0.1Hz10Hz)2)極低的輸入失調(diào)電壓10V3)極低的輸入失調(diào)電壓溫漂0.2V/4)具有長期的穩(wěn)定性0.2V/MO5)低的輸入偏置電流1nA6)高的共模抑制比126dB7)寬的共模輸入電壓范圍14V8)寬的電源電壓范圍3V22V9)可替代725,108A,741,AD510等電路圖7 OP07實物圖運算放大器可用圖8所示的符號來表示。圖8 OP07管腳圖它有8個引出腳，其中2腳和3腳“+”、“-”為兩個信號輸入端，4腳和7腳標(biāo)有“Vcc+”、“Vcc-”為正、負(fù)電源端，6腳為“Vout”為輸出端。5腳為空腳，1腳和8腳為偏置平衡端，也稱為調(diào)零端，只需在1腳和8

17、腳之間接一個精密電位器就可以對OP07的輸入電壓進(jìn)行調(diào)零。兩個信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。7 溫度控制及報警電路圖9 溫度控制報警電路溫度設(shè)定報警電路主要由集成運放LM324（在此電路中作比較器使用）、固態(tài)繼電器，發(fā)光二極管，自鎖開關(guān)組成。放大后的信號接入自鎖開關(guān)至A/D轉(zhuǎn)換然后至譯碼后由數(shù)碼管直接顯示溫度，當(dāng)自鎖開關(guān)按下時，觸電打在控制信號，由RP4進(jìn)行分壓，來獲得所需的溫度上限，然后由LM324進(jìn)行電壓比較，例如上限溫度被設(shè)定為300。如果被測溫度小于300，即U

18、i(+)3V，因此Ui(+)Ui(-)，比較器輸出低電平，經(jīng)過R11分壓使Q2截止，繼電器線圈不得電，綠燈亮，說明可以繼續(xù)加熱。如果被測溫度大于300，即Ui(+)3V，因此Ui(+)Ui(-)，比較器輸出高電平，經(jīng)過R11分壓使Q2導(dǎo)通，繼電器線圈得電吸合，紅燈亮，說明溫度過高，停止加熱。7.1 小功率三極管90139013 結(jié)構(gòu)：NPN集電極-發(fā)射極電壓 25V集電極-基電壓 45V射極-基極電壓 5V集電極電流0.5A耗散功率 0.625W結(jié)溫150特怔頻率 最小 150MHZ放大倍數(shù)：D64-91 E78-112 F96-135 G122-166 H144-220 I190-3007.

19、2四運算放大器(LM324)集成運算放大器是實現(xiàn)高增益放大功能的一種集成器件，早期主要用來實現(xiàn)對模擬量進(jìn)行數(shù)學(xué)運算的功能，目前隨著器件性能的改進(jìn)，它已成為通用的增益器件，應(yīng)用范圍非常廣泛。從電特性來看，集成運放接近理想的電壓放大器件，它不僅有很大的輸入電阻和很小的輸出電阻，而且還有很高的電壓增益，此外，靜態(tài)工作時，它的輸入和輸出電位均為零，這樣，在與其它集成運放連接時，就不需要考慮它們之間的電平配置問題。LM324 是四通道的低功耗運算放大器，它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立，其性能參數(shù)有以下幾個方面：單電源工作方式，工作電平3V 30V 低消耗電流：約

20、0.8 mA低輸入偏移：輸入電壓偏移：3 mv（Typ）；輸入電流偏移：2 nA（Typ）開環(huán)增益：100V/mv 100 dB（Typ）寬響應(yīng)頻帶 圖10 LM324內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖8譯碼顯示電路圖11 譯碼顯示電路8.1 A/D轉(zhuǎn)換芯片 ICL7107CPLICL7107是高性能、低功耗的三位半A/D轉(zhuǎn)換器電路。它包含有七段譯碼器、顯示驅(qū)動、參考源和時鐘系統(tǒng)。ICL7107可直接驅(qū)動發(fā)光二極管（LED）。ICL7107將高精度、通用性和真正的低成本很好的結(jié)合在一起，它有地域10uF的自動校零功能，零漂小于1Uv/，低于10PA的輸入電流，極性轉(zhuǎn)換誤差小于一個字。真正的差動輸入和差動參考源在各種系

21、統(tǒng)中都很有用。在用于測量負(fù)載單元壓力規(guī)管和其它橋式傳感器時會有更突出的優(yōu)點。 圖12 ICL7107CPL管腳圖8.2 積分電路圖13 積分電路圖在信號積分階段，自動校零回路斷開，內(nèi)部短接點也脫開，內(nèi)部高端輸入和低端輸入與外部管腳相連。轉(zhuǎn)換器將IN HI和IN LO之間輸入的差動輸入電壓進(jìn)行一固定的積分，此差動輸入電壓轉(zhuǎn)換器的電源電壓沒有回轉(zhuǎn)，可將IN LO連接到模擬公共端上，已建立正確的共模電壓。此積分階段的最后，積分信號的極性也已經(jīng)確定了。最后一個階段是反向積分階段、低端輸入在芯片內(nèi)部連接到模擬公共端，高端輸入通過先前已充電的參考電容進(jìn)行連接，內(nèi)部電路能使電容的極性正確的連接以確保積分器的

22、輸出能回到零。積分器的輸出回到零的時間正比于輸入信號的大小，對應(yīng)的數(shù)字輸出為：顯示值=1000X。ICL7107芯片的33、34腳接基準(zhǔn)電容，27、28、29腳組成積分電路，27腳接積分電容，29腳接自動調(diào)零電容(此元件宜選用無感式滌綸電容)。28腳接積分電阻(注意：積分電容和積分電阻應(yīng)保證質(zhì)量)。38、39腳的電阻和電容共同構(gòu)成IC內(nèi)部振蕩器的RC電路。該電路的時鐘頻率為45kHz。30、31腳為模擬量輸入端，兩腳間的電容為輸入濾波電容。31腳外接的電阻為限流分壓電阻。該電路35腳接地，36腳作為基準(zhǔn)電壓輸入，也稱作定標(biāo)系數(shù)調(diào)節(jié)電壓，36腳電壓至關(guān)重要。我們可以通過公式N=1000V/Vne

23、f,來計算它的定標(biāo)系數(shù)。N表示數(shù)碼管顯示數(shù)值，表示31腳輸入電壓的變化值。例如：設(shè)36腳的電壓為223mV，被測電壓(即A、B兩點間電壓)有1V變化時，31腳電壓有2.23V的變化，那么根據(jù)公式N=10002.23mV2.23mV計算可得N=10。即顯示值每10個字對應(yīng)測量電壓1V。ICL7107的20腳為負(fù)極性指示。8.3 溫度譯碼顯示電路圖14 溫度譯碼顯示電路8.4溫度零位校準(zhǔn)電路圖15 數(shù)字溫度計電路圖自動較零階段：在自動較零階段做三件事。第一，內(nèi)部高端輸入和低端輸入與外部管腳脫開，在內(nèi)部與模擬公共管腳短接。第二，參考電容充電到參考電壓值。第三，圍繞整個系統(tǒng)形成一個閉合回路，對自動校零

24、電容Caz進(jìn)行充電，以補償緩沖放大器、積分器和比較器的失調(diào)電壓。由于比較器包含在回路中，因此自動校零的精度僅受限于系統(tǒng)噪聲。任何情況下，折合到輸入端的失調(diào)電壓小于10uV。差動輸入：輸入端能承受輸入放大器允許的共模電壓范圍內(nèi)的差動電壓。即在比正電源低0.5V和比負(fù)載電源高1V的范圍。在此范圍內(nèi)。電路有86dB的共模抑制比。然后必須注意的是積分器的輸出不能進(jìn)入飽和區(qū)，一種最壞的情況可能是在輸入端有一接近滿量程的負(fù)向差動電壓，同時又有一個較大的共模正向電壓，負(fù)向的差動電壓似的積分器的輸出向正方向走，而此時積分器輸出的正向擺幅又正被正向共模電壓所擠占，在這種嚴(yán)格的應(yīng)用條件下，可適當(dāng)?shù)貭奚恍┚龋瑢?/p>

25、積分器的輸出電壓擺幅降低到低于所推薦的2V滿量程。積分器的輸出可在比正電源低0.3V的范圍內(nèi)擺動而不影響線性度。差動參考源：參考電壓能夠在轉(zhuǎn)換器的電源電壓范圍內(nèi)的任意位置上產(chǎn)生。共模誤差的主要來源是翻轉(zhuǎn)電壓，這是由于參考電容對其接點上的分布電容充電或者放電造成的。如果有一較大的共模電壓，在正電壓輸入下進(jìn)行反向積分時，參考電容回得以充電（電壓增加）。反之，在負(fù)電壓輸入下進(jìn)行反向積分時，參考電容會失去電荷。這種由于正負(fù)輸入電壓而在參考電容上早場的電壓差異會導(dǎo)致翻轉(zhuǎn)誤差。然而通過選擇參考電容，使得它比分布電容大許多，則最壞情況下的誤差可以控制在0.5個顯示字之內(nèi)。模擬公共端：此管腳主要是為在電池供電

26、的應(yīng)用場合或者輸入信號相對于供電電源是浮動的系統(tǒng)中建立一個公共電壓而設(shè)置的。COMMON管腳設(shè)置的電壓比正電源約低2.8V，這樣的選擇可以使電池電壓低至接近6V時仍然能工作。然而，此模擬公共端有一些參考電壓的特征。只有當(dāng)總的供電電壓足夠高使得穩(wěn)壓管能工作時（7V），此公共點的電壓才有較低的電壓系數(shù)（0.001%V）和較低的輸入阻抗（15），典型情況下的溫度系數(shù)小于80ppm/。另外，片上參考源的一些不足也必須充分予以重視。在ICL7107中，由于驅(qū)動LED數(shù)碼管而導(dǎo)致的內(nèi)部發(fā)熱會使性能下降。由于塑料的熱阻比陶瓷的大，因此塑封電路比瓷封電路在這方面的性能要差，由于參考源的溫度系數(shù)、片上功耗和封裝

27、的熱阻原因，會使接近滿量程時的噪聲從25uVp-p上升到80uVp-p。另外ia，高功耗（例如顯示值為1000，二十段顯示）與低功耗（例如顯示值為1111，八段顯示）使得線性度之差會達(dá)到一個字，甚至更多，參考源有正溫度系數(shù)的電路量程溢出時會多出幾個字。這是因為溢出時三個低位數(shù)字均不顯示，而處于低功耗狀態(tài)。相似的，參考源為度溫度系數(shù)的電路會在溢出和非溢出讀值之間來回交替變化。這是由于芯片不斷被加熱和冷卻的結(jié)果。所有這些問題在使用外部參考源時自然就解決了。模擬公共端在自動校零和反向積分期間與低端輸入回路相連。如果IN LO不同于模擬公共端，就會在系統(tǒng)中產(chǎn)生一共模電壓并會被電路有一的共模抑制特性所抑

28、制，然而在某些應(yīng)用場合，IN LO會被設(shè)置成一已知的固定電壓（比如電源的公共端），這時，模擬公共端也應(yīng)接至此同一點，以消除電路上的共模電壓。此問題對于參考電壓也同樣重要。如果參考源方便地接至模擬公共端，就必須要接。因為只有這樣才可以消除由于參考源系統(tǒng)而引入的共模電壓。 在芯片內(nèi)部，模擬公共端連接至N溝道場效應(yīng)管，該管子有約30mA的陷電流能力，以使模擬公共端的電壓維持在此電源電壓低至2.8V（當(dāng)有衣服在將此公共電網(wǎng)正上端拉時）。但是該模擬公共端只有10uA的源電流能力。由于此，COMMON端可方便地連接至負(fù)電壓而不必考慮內(nèi)部的參源。8.5 ICL7107的電源供應(yīng) ICL7107設(shè)計工作于+-

29、5V的電源電壓，如果負(fù)載電源沒有時，可利用時鐘輸出信號i，外接2只二極管，2只電容和一塊廉價的集成電路來產(chǎn)生這個負(fù)電源。事實上，有些系統(tǒng)是可以不用負(fù)電源的，用單一+5V供電的前提是：1） 輸入電壓可以共模方式的中心電壓為參考。2）輸入信號電壓小于+-1.5V3）采用外接參考源。8.6 8421 BCD 碼對應(yīng)的顯示 圖16 CD4511對應(yīng)BCD碼8.6.1 共陰4位數(shù)碼管 數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。如圖16所示。數(shù)碼管分類：數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4

30、位等等數(shù)碼管； 按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。 驅(qū)動方式：數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們

31、要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類： 1.靜態(tài)顯示驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5840根I/O端口來驅(qū)動，要知道一個89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32個呢：），實際應(yīng)用時必須增加譯碼驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 2.動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一。動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃a,b,c,d

32、,e,f,g,dp的同名端連在一起，每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當(dāng)輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但是哪個數(shù)碼管會顯示出字形，位選通COM端電路的控制，我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)數(shù)碼管的余輝效應(yīng)，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。A5461AH 4位共陰數(shù)碼管介紹：所謂4位數(shù)碼管，就是將4個數(shù)碼管顯示段的

33、管教連在一起，以及4個位驅(qū)動的管腳。如圖17所示，工作原理和單個1位數(shù)碼管一樣。圖:17 4位共陰數(shù)碼管內(nèi)部邏輯圖圖18 4位共陰數(shù)碼管管腳分布圖9固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器有三部分組成:輸入電路，隔離(耦合)和輸出電路。按輸入電壓的不同類別，輸入電路可分為直流輸入電路，交流輸入電路和交直流輸入電路三種。有些輸入控制電路還具有與TTL/CMOS兼容，正負(fù)邏輯控制和反相等功能。固態(tài)繼電器的輸入與輸出電路的隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種。固態(tài)繼電器的輸出電路也可分為直流輸出電路，交流輸出電路和交直流輸出電路等形式。交流輸出時，通常使用兩個可控硅或一個雙向可控硅，直流輸出時可使用雙極性器件或功率

34、場效應(yīng)管。固態(tài)繼電器的優(yōu)點：高壽命，高可靠：固態(tài)繼電器沒有機(jī)械零部件，有固體器件完成觸點功能，由于沒有運動的零部件，因此能在高沖擊，振動的環(huán)境下工作，由于組成固態(tài)繼電器的元器件的固有特性，決定了固態(tài)繼電器的壽命長，可靠性高。 靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好:固態(tài)繼電器的輸入電壓范圍較寬，驅(qū)動功率低，可與大多數(shù)邏輯集成電路兼容不需加緩沖器或驅(qū)動器。 快速轉(zhuǎn)換:固態(tài)繼電器因為采用固體器件，所以切換速度可從幾毫秒至幾微妙。 電磁干擾小:固態(tài)繼電器沒有輸入“線圈”，沒有觸點燃弧和回跳，因而減少了電磁干擾。大多數(shù)交流輸出固態(tài)繼電器是一個零電壓開關(guān)，在零電壓處導(dǎo)通，零電流處關(guān)斷，減少了電流波形的突然中

35、斷，從而減少了開關(guān)瞬態(tài)效應(yīng)。 固態(tài)繼電器的缺點：導(dǎo)通后的管壓降大，可控硅或雙相控硅的正向降壓可達(dá)12V，大功率晶體管的飽和壓降也在12V之間，一般功率場效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻也較機(jī)械觸點的接觸電阻大。半導(dǎo)體器件關(guān)斷后仍可有數(shù)微安至數(shù)毫安的漏電流，因此不能實現(xiàn)理想的電隔離。 由于管壓降大，導(dǎo)通后的功耗和發(fā)熱量也大，大功率固態(tài)繼電器的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于同容量的電磁繼電器，成本也較高。 電子元器件的溫度特性和電子線路的抗干擾能力較差，耐輻射能力也較差，如不采取有效措施，則工作可靠性低。 固態(tài)繼電器對過載有較大的敏感性，必須用快速熔斷器或RC阻尼電路對其進(jìn)行過載保護(hù)。固態(tài)繼電器的負(fù)載與環(huán)境溫度明顯有關(guān)，溫度升高，負(fù)載能力將迅速下降。 主要不足是存在通態(tài)壓降（需相應(yīng)散熱措施），有斷態(tài)漏電流，交直流不能通用，觸點組數(shù)少，另外過電流、過電壓及電壓上