電工電子CAD實訓報告 25

1、1.實訓目的1.1加深對數(shù)字萬用表電路原理的認識通過DT830B 數(shù)字萬用表裝配實驗，進一步加深對數(shù)字萬用表電路原理的認識，能熟練的測量各種物理量。1.2了解ICL7106了解ICL7106的各個引腳和他的數(shù)模轉換功能。1.3了解液晶顯示了解液晶顯示的原理和使用方法。1.4掌握簡單焊接工藝初步學會通過電路圖焊接電路板。掌握一些簡單的電路焊接工藝。1.5了解各種測試儀器了解各種測試儀器的用法并樣品進行測試和矯正2.實訓準備（實訓設備及儀器）2.1萬用變材料說明DT830型3/2位數(shù)字萬用表的各種零配件和相關的材料說明。見DT830B元件清單（一）和DT830B元件清單（二）。2.2焊接

2、材料焊接電路板所需的烙鐵和錫以及松香。2.3焊接工具一個標準的數(shù)字萬用表、螺絲刀、鑷子、刀片等。3.實訓要求3.1按規(guī)定完成根據(jù)DT830B 數(shù)字萬用表裝配說明書的規(guī)定，按照要求完成本次實訓。3.2作品要求所完成的作品必須是自己動手做的。3.3報告格式要求本次實訓報告格式統(tǒng)一選用“華南農(nóng)業(yè)大學珠江學院畢業(yè)論文（設計）”完成撰寫。3.4內(nèi)容要求實訓報告的格式要規(guī)范，內(nèi)容要完整。4.實驗內(nèi)容（步驟及程序）4.1 ICL7106原理介紹圖 1ICL7106是目前廣泛應用的一種3½位A/D轉換器，能構成3½位液晶顯示的數(shù)字電壓表。4.1.1.ICL7106的工作原理4.1

3、.1.1 ICL7106的性能特點（1）采用7V15V單電源供電，可選9V疊層電池，有助于實現(xiàn)儀表的小型化。低功耗（約16mW），一節(jié)9V疊層電池能連續(xù)工作200小時或間斷使用半年左右。（2）輸入阻抗高（1010）。內(nèi)設時鐘電路、2.8V基準電壓源、異或門輸出電路，能直接驅動3½位LCD顯示器。（3）屬于雙積分式A/D轉換器，A/D轉換準確度達±0.05，轉換速率通常選2次秒5次秒。具有自動調(diào)零、自動判定極性等功能。通過對芯片的功能檢查，可迅速判定其質量好壞。（4）外圍電路簡單，僅需配5只電阻、5只電容和LCD顯示器，即可構成一塊DVM。其抗干擾能力強，可靠性高。（5）工作

4、溫度范圍是070，但受LCD限制，儀表環(huán)境溫度一般為040，相對濕度不超過80。4.1.1.2  ICL7106的引腳功能ICL7106采用DIP40封裝，引腳排列如上圖 1所示。U+、U分別接9V電源（E）的正、負極。COM為模擬信號的公共端，簡稱模擬地，使用時應與IN、UREF端短接。TEST是測試端，該端經(jīng)內(nèi)部500電阻接數(shù)字電路的公共端（GND），因二者呈等電位，故亦稱做數(shù)字地。該端有兩個功能：作測試指示，將它接U時LCD顯示全部筆段1888、可檢查顯示器有無筆段殘缺現(xiàn)象；作為數(shù)字地供外部驅動器使用，來構成小數(shù)點及標志符的顯示電路。a1g1、a2g2、a3g3、bc4分別為個

5、位、十位、百位、千位的筆段驅動端，接至LCD的相應筆段電極。千位b、c段在LCD內(nèi)部連通。當計數(shù)值N1999時顯示器溢出，僅千位顯示“1”，其余位消隱，以此表示儀表超量程（過載溢出）。POL為負極性指示的驅動端。BP為LCD背面公共電極的驅動端，簡稱“背電極”。OSC1OSC3為時鐘振蕩器引出端，外接阻容元件可構成兩級反相式阻容振蕩器。UREF、UREF分別為基準電壓的正、負端，利用片內(nèi)UCOM之間的2.8V基準電壓源進行分壓后，可提供所需UREF值，亦可選外基準。CREF、CREF是外接基準電容端。IN、IN為模擬電壓的正、負輸入端。CAZ端接自動調(diào)零電容。BUF是緩沖放大器輸出端，接積分電

6、阻RINT。INT為積分器輸出端，按積分電容CINT。需要說明，ICL7106的數(shù)字地（GND）并未引出，但可將測試端（TEST）視為數(shù)字地，該端電位近似等于電源電壓的一半。 4.1.1.3  ICL7106的工作原理ICL7106內(nèi)部包括模擬電路和數(shù)字電路兩大部分，二者是互相聯(lián)系的。一方面由控制邏輯產(chǎn)生控制信號，按規(guī)定時序將多路模擬開關接通或斷開，保證A/D 轉換正常進行；另一方面模擬電路中的比較器輸出信號又控制著數(shù)字電路的工作狀態(tài)和顯示結果。下面介紹各部分的工作原理。（1）模擬電路模擬電路由雙積分式A/D轉換器構成，電路如下圖2所示。主要包括2.8V基準電壓源（E0）、

7、緩沖器（A1）、積分器（A2）、比較器（A3）和模擬開關等組成。圖2緩沖器A4專門用來提高COM端帶負載的能力，可謂設計數(shù)字多用表的電阻擋、二極管擋和hFE擋提供便利條件。這種轉換器具有轉換準確度高、抗串模干擾能力強、電路簡單、成本低等優(yōu)點，適合做低速模數(shù)轉換。每個轉換周期分三個階段進行：自動調(diào)零（AZ）、正向積分（INT）、反向積分（DE），并按照AZINTDEAZ的順序進行循環(huán)。令計數(shù)脈沖的周期為TCP，每個測量周期共需4000TCP。其中，正向積分時間固定不變，T11000TCP。儀表顯示值        &

8、#160;               （11-3-1）將T11000TCP，UREF100.0mV代入上式得N10UIN   或UIN0.1N                       （11-3-2）只要把小數(shù)點定

9、在十位上，即可直讀結果。滿量程時N2000，此時UM2UREF200mV，儀表顯示超量程符號“1”。若需改裝成2V量程的數(shù)字電壓表，可按表11-3選擇元件值。表11-3  200mV與2V量程元件對照名  稱量程UM基準電壓UREFR2 / kC4 /FR4 / k備  注基本表200mV100.0mV240.4756f040kHz改裝表2V1.000V1.50.047560欲測量2V以上的直流電壓，必須利用精密電阻分壓器對UIN進行衰減。積分電阻應采用金屬膜電阻，積分電容宜選絕緣性好、介質吸收系數(shù)小的聚苯乙烯電容或聚丙烯電容。為了提高儀表抗串模干擾的能力，正向積

10、分時間（亦稱采樣時間）T1應是工頻周期的整倍數(shù)。我國采用50Hz交流電網(wǎng)，其周期為20ms，應選                                T1n·20（ms）        &#

11、160;                （11-3-3）式中，n1，2，3，。例如取n2、4、5時，T140ms、80ms、100ms，能有效地抑制50Hz干擾。這是因為積分過程有取平均的作用，只要干擾電壓的平均值為零，就不影響積分器輸出。但n值也不宜過大，以免測量速率太低。（2）數(shù)字電路數(shù)字電路如圖3所示。主要包括8個單元：時鐘振蕩器；分頻器；計數(shù)器；鎖存器；譯碼器；異或門相位驅動器；控制邏輯；LCD顯示器。時鐘振蕩器由ICL7106內(nèi)部反相器

12、F1、F2以及外部阻容元件R、C組成。若取R120k，C100PF，則f040kHz。f0經(jīng)過4分頻后得到計數(shù)頻率圖3fCP10kHz，即TCP0.1ms。此時測量周期T16000T04000TCP0.4s，測量速率為2.5次秒。f0還經(jīng)過800分頻，得到50Hz方波電壓，接LCD的背電極BP。LCD須采用交流驅動方式，當筆段電極ag與背電極BP呈等電位時不顯示，當二者存在一定的相位差時，液晶才顯示。因此，可將兩個頻率與幅度相同而相位相反的方波電壓，分別加至某個筆段引出端與BP端之間，利用二者電位差來驅動該筆段顯示。驅動電路采用異或門。其特點是當兩個輸入端的狀態(tài)相異時（一個為高電平，另一個為低

13、電平），輸出為高電平；反之輸出低電平。7段LCD驅動電路如圖4所示。圖中，加在a、b、c筆段上的方波電壓與BP端方波電壓的相位相反，存在電位差，使這三段顯示。而d、e、f、g段消隱，故可顯示數(shù)字“7”。顯見，只要在異或門輸入端加控制信號（即譯碼器輸出的高、低電平），用以改變驅動器輸出方波的相位，就能顯示所需數(shù)字。圖44.1.1.4  ICL7106的功能檢查功能檢查的目的是判斷ICL7106的質量好壞，進而區(qū)分DVM或DMM的故障范圍究竟在A/D轉換器還是在外圍電路。以200mV量程的DVM為例，功能檢查分4步進行，內(nèi)容如下：檢查零輸入時的顯示值。將ICL7106的IN端與IN端短接

14、，使UIN0V，儀表應顯示“00.0”；檢查比例讀數(shù)。將UREF端與IN端短接，用UREF來代替UIN，即UINUREF100.0mV，儀表應顯示“100.0”，此步驟稱為“比例讀數(shù)”檢查，它表示UIN/UREF1時儀表的顯示值；檢查全顯示筆段。將TEST端接U端，令內(nèi)部數(shù)字地變成高電平，全部數(shù)字電路停止工作。因每個筆段上部加有直流電壓（不是交流方波！），故儀表應顯示全部筆段“1888”（此時小數(shù)點驅動電路也不工作）。為避免降低LCD使用壽命，做此步檢查的時間應控制在1分鐘之內(nèi)；檢查負號顯示及溢出顯示。將IN端接U端，使UIN遠低于200mV。儀表應顯示“1”。42原理剖析421電路原理DT8

15、30型3/2位數(shù)字萬用表總電路如圖（4）所示。主要包括10個部分：（1）A/D轉換器電路；（2）直流電壓測量電路；（3）直流電流測量電路；（4）交流電壓測量電路；（5）交流電流測量電路；（6）電阻測量電路；（7）測量晶體管Hfe的電路；（8）二極管測試電路；（9）蜂鳴器電路；（10）小數(shù)點驅動電路及低電壓指示電路。4.2.2 DT830型數(shù)字萬用表原理剖析(1) A/D轉換器電路如圖（2）。ICL7106，振蕩電阻，振蕩電容，積分電阻，積分電容，基準電容，自動調(diào)零電容，高頻濾波器，基準電壓分壓器。(2)直流電壓測量電路如圖（6）；分壓器，限流電阻，消噪電容。圖為簡單的直流電壓測量示意圖，輸入電

16、壓被分壓電阻分壓(分壓電阻之和為1M)，每擋分壓系數(shù)為1/10，分壓后的電壓必須在-0.199V - +0.199V 之間，否則將過載顯示，過載顯示為最高位顯“1”其余位數(shù)不顯示。圖5(3)直流電流測量電路如圖6；分流器，熔絲管，雙向限幅二極管。圖為簡單的直流電流測量示意圖，內(nèi)部的取樣電阻將輸入電流轉換為-0.199V - +0.199V 之間的電壓后送入7106 輸入端，當設置在10A 擋時，輸入電流直接輸入10A 輸入孔而不通過選擇開關。(4)交流電壓測量電路（AC/DC轉換器）；線形放大器，整流二極管，保護二極管，隔直電容，偶合電容，輸入端過壓保護電路，負反饋電阻，頻率補償電容，輸出分壓

17、電路，平滑濾波器，輸入分壓器 。圖6為簡單的交流電壓測量示意圖，交流電壓首先須進行整流并通過一低通濾波器對波形進行整形，然后送入共用的直流電壓測量電路，最后將測量出交流電壓的有效值(RMS)。(5)交流電流測量電路；分流器。(6)電阻測量電路如圖7；測試電壓供給電路，標準電阻，保護電路。圖7為簡單的電阻測量示圖6意圖，這個電路由電壓源，標準電阻（這個電阻為分壓電阻，由選擇開關轉換得到），被測電阻（未知）組成，兩個電阻的比值等于各自電壓降的比值，因此，通過標準電阻及利用標準電阻上的標準電壓，就可確定被測電阻的阻值。測量結果直接由A/D 轉換器得到。(7)測量晶體管Hfe的電路；基準偏置電阻，取樣

18、電阻，芯片。簡單的HFE 測量電路，集成電路7106 的內(nèi)部電路提供2.8V 的穩(wěn)定電壓(V+ 對COM)，當PNP 晶體管插入晶體管座時，基極到發(fā)射極的電流流過電阻R10， 由R10上的電壓產(chǎn)生集電極電流，在R23上得到的電壓送入7106并同時顯示晶體管的HFE值。對NPN晶體管，發(fā)射極電流流過R11 并同時顯示晶體管的HFE 值。(8)二極管測試電路；測試電壓供給電路，分壓器，保護電路。(9)蜂鳴器電路；電壓比較放大器，參考電壓分壓電路，分壓器，門控振蕩器，振蕩電阻 ，振蕩電容，偏置電阻，壓電陶瓷蜂鳴片。(10)小數(shù)點驅動電路及低電壓指示電路。(11)液晶顯示器如圖（1）：LDB7015A

19、（3/2位LCD）。圖74.2.3電路原理圖圖8電路原理圖4.3實驗內(nèi)容43.1安裝工藝DT830B由機殼塑件（包括上下蓋、旋紐）、印制板部件（包括插口）、液晶屏及表筆等組成，組裝成功的關鍵是裝配印制電路板部件，整機安裝流程見圖9。安裝旋紐開關PCB裝配安裝液晶屏檢查裝電池調(diào)試檢驗裝下蓋裝入上蓋圖9整機安裝流程圖4.3.2安裝步驟 4.3.21印制電路板的安裝（1）將“DT830B元件清單”上所有元件順序插焊到印制電路板相應的位置上如圖10。安裝電阻、電容、二極管時，如果安裝孔距8mm（例如R8、R21等絲印圖上畫上電阻符號的）的采用臥式安裝；如果孔距5mm的 應立式安裝（例如板上絲印圖畫“O

20、”的其他電阻）；電容采用立式安裝。PCB板元件。（2）安裝電位器、三極管插座。注意安裝方向：三極管插座裝在A面而且應使定位凸點與外殼對準、在B面焊接。（3）安裝保險座、R0、彈簧。焊接點大，注意預焊和焊接的時間。（4）安裝電池線。電池線由B面穿到A面在插入焊孔、在B面焊接。紅線接“+”黑線接“”。4.3.2.2液晶屏的安裝：（1）面殼平面向下置于桌面，從旋紐圓孔兩邊墊起約5mm。（2）將液晶屏放入面殼窗口內(nèi)，白面向上，方向標記在右方；放入液晶屏支架。平面向下；用鑷子把導電膠條放入支架兩橫槽中，注意保持導電膠條的清潔。圖104.3.2.3旋紐安裝方法：（1）V型簧片裝到旋紐上，共六個。(2）裝完

21、簧片把旋紐翻面，將兩個小彈簧蘸少許凡士林放入旋紐兩個孔，在把兩小鋼珠放在表殼合適的位置上。(3)將裝好彈簧的旋紐按正確方向放入表殼。4.3.2.4固定印制板：（1） 將印制板對準位置裝入表殼（注意：安裝螺釘之后再裝保險管），并用三個螺釘緊固。（2） 裝上保險管和電池，轉動旋紐，液晶屏應正確顯示。4.3.2.5總裝（1）貼屏蔽膜 將屏蔽膜上保護紙揭去，露出不干膠面。（2）蓋上后蓋，安裝后蓋2個螺釘，至此安裝、校準、檢測全部完畢。4.4調(diào)試。4.4.1ICL7106的功能檢測 進行功能檢測的目的是判斷芯片的質量好壞，進而確定數(shù)字萬用表的故障在芯片還是外圍電路，為分析原因提供重要的依據(jù)。 對ICL7

22、106做功能的檢測包裹以下4項內(nèi)容。 (1)檢查零輸入是的顯示值。將ICL7106的正、負模擬少輸入端IN+、IN-短接，使輸入電壓Vin=0V，儀表應顯示“00.0”。 (2)檢查比例讀數(shù)。將IN+與基準電壓正端Vref+短接，用基準電壓代替輸入電壓，幾Vin=Vref=100.0Mv，儀表應顯示“100.0”，允許有+1個誤差。此步驟稱做比例讀數(shù)檢查，它表示當比值Vin/Vref=1時儀表的固有顯示值。(3)檢查液晶顯示器的全亮筆段。把測試端TEST與正電源端V+短接，使芯片內(nèi)部的數(shù)字的變成高點平，全部數(shù)字電路停止工作。因每個筆段上均加有直流電壓，故全部筆段亮。儀表應顯示“1888”，此時

23、小數(shù)點驅動電路也不工作。由于LED在正常的情況下需用交流方波驅動，而此時為直流電壓驅動，因此檢查時間必須很短，以免降低LED使用壽命。(4)檢查負號及益出顯示。將IN+與負電源V-短接，是Vin0V，且|Vin|200Mv。儀表應顯示“1”，表示輸入為負電壓且超量程。4.4.2數(shù)字萬用表的功能和性能指標檢測。(1)校準和檢測原理：以集成電路7106為核心構成的數(shù)字萬用表基本量程為220mv檔，其他量程和功能均通過相應轉換電路為基本量程。故校準時只須對參考電壓100mv進行校準即可保證基本精度。其它功能及量程的精確度由相應元器件的精度和正確安裝來保證。(2)使用儀器：KJ802數(shù)字萬用表校準測量

24、儀（以下簡稱：校測儀）。注意：該儀器DCV100mV檔作為校準電壓源，內(nèi)部用電壓基準和運放調(diào)整，并用高檔儀表校準。(3)裝后蓋前將轉換開關置200mV電壓檔，插入表筆，將表筆測量端接校測儀的DCV100mV插孔，調(diào)節(jié)萬用表內(nèi)電位器VR1使表顯示99.9100.1mV即可。 (4)檢測：將待測萬用表置于校測儀相對應檔位，檢查顯示結果由集成電路和選擇外圍元器件得到保證，只要安裝無誤，僅作簡單的調(diào)整即可達到設計目標。4.5性能指標4.5.1具有自動調(diào)零和自動顯示信號極性的功能。 4.5.2技術指標 DB830型數(shù)字萬用表的主要技術指標如下表測量項目量程分辨力準確度（23+C）開路電壓輸入電阻過載保護

25、DCV200mv0.1mv+(0.5%RDG+2字)10M1000V，DC或AC峰值2v1mv20v10mv+(0.8%RDG+2字)200v100mv1100V，DC或AC峰值1000v1vACV(RMS)(45500Hz)200mv0.1mv+(1.0%RDG+5字)10M<100PF750V，AC有效值或峰值2v1mv20v10mv200v100mv750v1vDCA200uA0.1 uA+1.0%RDG+2字)200mV0.5A快速熔絲管2mA1 uA20 mA10 uA200 mA100 uA未加保護10 A 1 0 mA+(1.2%RDG+2字)ACA(RMS)(45500H

26、z)200uA0.1 uA+(1.2%RDG+2字)200mV0.5A快速熔絲管2mA1 uA20 mA10 uA200 mA100 uA未加保護10 A 1 0 mA+(1.2%RDG+5字)0200mv0.1mv+(1.0%RDG+3字)1.5V250V，DC或AC有效值2mv1mv+(1.0%RDG+2字)750mV20v10mv200v100mv+(1.5%RDG+2字)1000v1v+(2.0%RDG+3字)測量項目分辨力測試電流測試電壓測量范圍過載保護二極管檔1mvIp=1+0.5mA2.8VVF=01.5V250V,DC或AC有效值 NPN擋1IB=10uAVCE=2.8VHFE

27、=01000PNP擋蜂鳴器擋0.11.5V<20+10附錄1：焊接注意事項規(guī)范說明：好的焊接方法是安裝M-1006K 數(shù)字多用表套件最重要的因素，合適的電烙鐵也十分重要。本指導說明書推薦一個小的圓錐頭型25-40瓦的電烙鐵。隨時保持烙鐵頭的清潔和鍍錫。安全操作規(guī)程·焊接時注意防護眼睛·電烙鐵需放置在方便操作的固定地方。·不要將焊錫放入口中。焊錫中含鉛和有毒物質。手工焊接后須洗干凈雙手。·確信焊接現(xiàn)場有足夠的通風。元件安裝下列所有的安裝步驟，在沒有特別指明的情況下，元件必須從線路板正面裝入。線路板上的元件符圖11a 圖11b 圖 11d 圖 11c

28、號圖指出了每個元件的位置和方向，根據(jù)元件符號的指示，按正確的方向將元件腳插入線路板的焊盤孔中，在線路板的另一面將元件腳焊接在焊盤上。本指導說明書只推薦使用63/37 鉛錫合金松香心焊錫絲。禁止使用酸性助焊劑焊錫絲！正確的焊接方法如右圖1 將電烙鐵頭靠在元件腳和焊盤的結合部。注：所有元件從焊接面焊接。2 若烙鐵頭上帶有少量焊料， 可使烙鐵頭的熱量較快傳到焊點上。將焊接點加熱到一 定溫度后，用焊錫絲觸到焊接件處，熔化適量的焊料；焊錫絲應從烙鐵頭的對稱側加入。3 當焊錫絲適量熔化后，迅速移開焊錫絲；當焊接點上的焊料流散接近飽滿，助焊劑尚未完全揮發(fā)，也就是焊接點上的溫度最適當、焊錫最光亮、流動性最強的

29、時刻， 迅速移開電烙鐵。4 焊錫冷卻后就得到一個理想的焊接了。松香電烙鐵放置在不正確位置5、安裝副圖圖12安裝副圖1圖12安裝副圖2圖12安裝副圖3圖12安裝副圖4附錄2：產(chǎn)品外觀圖圖13產(chǎn)品外觀圖產(chǎn)品編號： DT-830B  型號： DT830B  規(guī)格： 尺寸：126mm*68mm*24mm；重量：120克。  產(chǎn)品說明： 本產(chǎn)品是目前數(shù)字萬用表中一種性價比最高的產(chǎn)品，能夠測試DCVACVDCA電阻電池電流三極管三極管等。產(chǎn)品求符合CEUL等標準。附錄3： DT830B元件清單（一）1（1）

30、底面殼各 1個 （4）旋紐 1個（2）液晶片 1片 （5）屏蔽紙 1張（3）液晶片支架 1個 （6）功能面板 （已裝好）2線路板部分 （1）IC：7106 （全檢）（已裝好） （2）表筆插孔柱3個（已裝好）3袋裝部分 （1）保險管、座 1套 （8）定位彈簧2.8*5 2個 （2）HFE座 1個 （9）接地彈簧4*13.5 1個 （3）V行觸片 6片 （10）2*8自攻螺釘（固定線路板）3個 （4）9V電池 1個 （11）2*10自攻螺釘（固定底殼） 2個 （5）電池扣 1個 （12）電位器201（VR1） 1個 （6）導電膠條 2個 （13）錳銅絲電阻（R0） 1個 （7）滾珠 2個 4附件（

31、1）表筆一付 （2）說明書 （3）電路圖及注意要點1張DT830B元件清單（二）代號參數(shù)精度代號參數(shù)精度R100.990.5%R19220K5%R890.3%R12220K5%R201000.3%R13220K5%R219000.3%R14220K5%R229K0.3%R15220K5%R2390K0.3%R2470K5%R24117K0.3%R31M5%R25117K0.3%R322K20%R35117K0.3%R26274K0.3%C1100pFR27274K0.3%C2100nFR51K1%C3100nFR63K1%C4100nFR730K1%C5100nFR30100K5%C6100nFR4100K5%R1150K5%D31N4007R18220K5%Q19013圖14液晶顯示原理圖附錄4：圖（1） 液晶顯示原理圖測量項目量程分辨力準確度（23+C）開路電壓輸入電阻過載保護DCV200mv0.1mv+(0.5%RDG+2字)10M1000V，DC或AC峰值2v1mv20v10mv+(0.8%RDG+2字