电子通信实训课程设计实验报告

电子通信实训课程设计

实

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专业班级：10通信工程2班 姓名：许同洲 学号：100103021110 组员：李瑭

学号：100103021125 指导老师：卢刚 日期：2012年6月24日

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一、 焊接、组装、调试数字万用表的经验、教训和体会

1、安装工艺

DT830B由机壳塑料件（包括上下盖，旋钮），印制板不见包括插口，液晶屏及表笔等组成，组装成功的关键是装配印制板部件，整机安装流程如下所示： PCB装配———检查——↓

安装液晶屏——————→ 装入上盖→装电池→调试检查→装下盖 安装旋转开关—————↑

（1） 拿到元器件，首先对照元件清单进行检查，看是否缺少元件。 （2） 用万用表测量每个电阻的阻值大小并编号整理。 （3） 对其他元件也进行编号整理。 （4） 首先焊接卧式电阻，在焊接立式电阻，然后焊接电容，最后焊接其他元件。 （5） 安装液晶屏，面壳平面向下置于桌面，从旋转圆孔两边垫起5cm，将液晶

屏放入面壳窗口内，白面向上，方向标记在右方.f放入液晶屏支架，平面向下，用镊子把导电胶条放入支架两横槽中，注意保持导电胶条的清洁。 （6） 安装旋钮时 V型簧片装在旋钮上，共六个，簧片易变形，用力要轻，簧

片一定要对准定位片，装完簧片把旋钮翻面，将两个小钢珠放入两个小弹簧中，注意蘸上凡士林，再把装好的弹簧的旋钮按照正确的方向放入表壳。 （7） 固定印制板时，要将印制板对准位置装入表壳，注意安装螺钉之后在安装

保险管，并用三个螺丝钉紧固，最后装上保险管和电池，转动旋钮，液晶屏正常显示。

（8） 装上电池，盖上后盖，组装完成。

2、校准检测

原理：以集成电路7106为核心构成的数字万用表的基本量程为200mv档，其他量程和功能均通过相应转换电路转为基本量程，使用该仪器注意：该仪器dcv100mv档作为校准电压源，内部电压基准和运放调整，并用高档仪表校准。在装后盖前将转换开关置于20mv电压档，插入表笔，将笔测量端接校测仪的dcv100mv插孔，调节万用表电位器，使表显示99.9~100.1mV即可。

检测：将待测万用表置于校测仪相对应档位，检查显示结果。

3、注意事项

（1）电阻测量要准确，电阻一但接错将很难排除。 （2）液晶屏安装时一定要注意方向以及导电胶的放置。 （3）旋钮安装时，v型簧片一定要放在定位槽上。

4、经验教训和体会

在组装这个万用表时，都是凭感觉在组装，没有看实验书和指导书，导致在安装完成后没有准确的示数，后来检查发现是液晶屏防范导致，排除故障后，发现开关的方向是反的，且示数不准确，开始一直找不到问题所在，在仔细看了实验书和指导书后，发现是v型簧片放置方法错误，没有放到定位槽上所致，在重新安装后，测试一切正常。

总体来说，本次组装万用表很成功，对组装过程中由于没有仔细阅读指导书

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造成的一点点小麻烦感到不是很满意，以后还要多多注意；看着自己亲手组装的万用表能正常工作那是相当高兴，以前觉得万用表很神奇，这次自己组装后发现原来只这么一回事，还是很简单的，对万用表有了一个更好的理解。

二、焊接、组装、调试收音机的经验、教训和体会

1、安装工艺

需求：在动手焊接前用万用表将各元器件测量一下，做到心中有数。 （1） 拿到组装元件首先是清点元器件，查看是否缺少元件，测量电阻阻值并编

号放置。

（2） 仔细阅读实验书和指导书以及装配说明书，标记需要注意的地方。 （3） 安装时首先安装低矮的耐热元件，再安装大一点的元件，最后安装怕热元

件。

（4） 安装电阻时，根据不同需求安装为卧式或是立式电阻。 （5） 安装中周时中周外壳必须可靠接地。

（6） 安装电容和三极管时。各高度不能超过中周高度。 （7） 耳机的插座焊接的速度一定要快，以免焊坏插座的塑料部分而导致接触不

良。

（8） 磁棒线圈的四根引线头可以直接用电烙铁配合松香焊锡丝来回摩擦可自

动上锡。

2、注意事项

（1）电阻安装时，阻值不能搞错，立式电阻的高度要一致且不能超过中周高度。 （2）安装变压器时，线圈骨架上有凸点标记为初级，对应印制板上的标记，安

装时不可装反。

（3）磁棒线圈的四根铜丝线由于上面有漆，安装前要注意打磨，a、b、c、d的

顺序也不可以搞错。

3、调试和总装

调试：测量电流，电位器开关关掉，装上电池表笔跨接在电位器开关的两

端，若电流指示小于mA，则说明可以通电，将电位器开关打开，用万用表分别一次测量D.C.B.A四个电流缺口，若被测量的数字在规定的参考值范围左右即可将这四个点一次连通，再把音量开到最大，调双连拔盘即可以收到台

总装：在安装电路板时注意把喇叭及电池引线埋在比较隐蔽的地方，并不要影响调谐拔盘的旋钮和避开螺丝钉桩子，电路板挪位后在上螺丝固定。

4、经验教训和体会

焊接元件对我来说都是比较简单的了，没有花很长时间久焊接完毕，但是很焊接完成后，调试时却没有声音，电源灯确实是亮的，对比班上唯一一个做好的同学的作品，一个一个的排查，发现原来是A、B、C、D四点的没有连接上，重新敢接后本以为会有声音的，但是还是没有，这下就很纳闷了，于是就排查看

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是不是有虚焊或是短接的地方。又对比同学的看了一下，发现完全一样，于是怀疑是不是中周的问题，稍微调试了一下还是没有得到声音，结果一段时间思考后，想到磁棒线圈的细铜丝没有打磨，抱着试一试的心态重新打磨一下然后敢接调试，终于出来了声音，很是高兴；当时焊接磁棒线圈的时候以为烙铁的高温可以融化铜丝周围的漆，看来事实不是我想象的那样，以后还得注意；同伴的其他同学的问题和我的一样，我就把我的经验告诉他们，让他们也试着去打磨一下铜丝，他们听取建议后都调试都声音了；经过一些简单调试，我做的收音机可以成功收到五个台，其中三个台非常清晰，我想这个收音机估计远远不只收到五个台，以后还有待调试。

三、直流数字电流表的设计

摘 要：数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础。以数字电压表为核心扩展成的各种数字化仪表几乎覆盖了电子电工测量、工业测量、自动化系统等各个领域。本设计采用CMOS集成电路芯片ICL7106来进行A/D转换，属于双积分型直流数字电压表。该数字电压表采用LCD显示，除具有一般数字电压表读数直观准确、测量速度快、输入阻抗大、测量范围宽之外，还具有读数保持的功能。电路特点是成本低，简单，体积小，安全性好，可扩展性强。

1、数字电压表原理框图

一般数字电压表的组成框图如图（1）所示。输入电路一般由分压电路、具有高输入阻抗的源极跟随器和放大电路组成，其作用是对量程进行扩展和阻抗变换等；A/D转换器将被测电压转换成与之成比例的数字量；计数器完成对数字量的累计；显示电路作用是对计数结果进行寄存、译码并驱动显示器显示测量结果。随着集成电路技术的发展，现在已有多种专用的A/D转换芯片，如本设计中采用的ICL7106，这些集成芯片往往具有A/D转换、计数、逻辑控制等多项功能，因此只需少量的外围电路即可构成数字电压表。

输入电路UxA/D转换计数器显示逻辑控制电路时钟发生器模拟部分数字部分

图（1）

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2、单元电路设计

2.1双积分式A/D转换器ICL7106

（1）双积分式A/D转换的基本原理

所谓双积分就是在一个测量周期内要进行两次积分：首先，对被测电压Vx进行定时积分，然后对基准电压VREF进行定值积分。通过两次积分比较，将Vx变换成与之成正比的时间间隔；然后，在这个时间间隔内对固定频率的时钟脉冲计数，计数的结果正比于被测电压的数字量。双积分式A/D转换器的组成框图和积分电路的波形如图（2）所示。

（a）

VoVomt1t2T1T2t3t

(b) 图（2）

两次积分的过程如下： 1）对被测电压定时积分

设t=t1时，开关S1接通被测电压—Vx，积分器A1对—Vx进行正向积分 其输出电压VO线性上升，一旦VO≥0，则过零比较器A2翻转，输出从低电平跳

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到高电平，打开闸门，时钟脉冲进入计数器计数，经过预定时间T1或达到计数器预置的数N1后，在计数器溢出（即t=t2）时，产生溢出脉冲，该溢出脉冲通过逻辑控制电路使开关S1接通基准电压VREF，则定时积分阶段结束。定时积分结束时积分器的输出电压 VOMVxVxN11t2VdtT （1） x1RCt1RCRCf0式中，f0为计数脉冲的频率，N1为计数器的预置数。

2）对基准电压定值积分

设t=t2时，开关S1接通基准电压VREF。积分器A2对VREF做反向积分，其输出电压VO线性下降。当VO下降到VO≤0（即t=t3）时，过零比较器A2再次翻转，输出从高电平跳到低电平，闸门关闭，停止计数，逻辑控制电路是开关S2闭合，积分电容C快速放电，积分器恢复到零状态，则定值积分阶段结束。定值积分结束时积分器的输出电压为

VOVOMRC1VREFVdtVT2 （2） OMt2REFRCt3 式中，T2为定值积分的时间，可以通过计数器累计的时钟脉冲N2来计算，即 T2=N2/fo （3） 将其代入式（2）得 VOM由式（1）和式（4）得

TV VxVREF2REFN2 （5）

T1N1VREFT2 （4） RC 可见，只要适当选择VREF/N1的比值，被测电压Vx的值就可直接以计数值N2来表示。

（2）ICL7106芯片内部结构及引脚功能

ICL7106是CMOS大规模集成电路芯片，它将模拟电路与数字电路集成在一个有40个功能端的电路内，所以只需外接少量元器件就可组成一个31/2位数字电压表。若接上各种转换器就可构成各种数字式测量仪表。

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ICL7106的原理图及功能引脚功能如图3所示。图中，驱动电路由多个异或门构成，可直接驱动液晶显示器；a1～g1、a2～g2、a3～g3分别为个位、十位和百位的笔段驱动端；bc4接千位“1”字的b、c段；PM为负极行指示输出，接千位的g段，当PM为负值时，显示负号；BP端输出50Hz方波信号，驱动液晶显示器的背面公共电极；VREF、VREF为基准电压输入端；CREF为基准电容端；COM为模拟信号公共端；INT为积分输出端，接积分电容；BUF为缓冲器输出端，接积分电阻；AZ为积分器和比较器的反向输入端，接自校零电容；TEST为数字逻辑地端，此外，还用来测试显示器的笔段。VDD、VEE为电源正负极，单电源供电，通常接+9V。IN IN为模拟信号输入端。OSC1～OSC3为时钟振荡器的引出端，主振频率fOSC由外接R1C1的值决定，即

fOSC=0.45/R1C1 （6）

ICL7106计数器的时钟脉冲fCP是主振频率fOSC经4分频得到的，由式（6）可得

fCP110.45 （7） fOSC44R1C1设ICL7106一次A/D转换所需时钟脉冲的总数

为N，则一次转换所需时间 T=N/（8）

fCP=4N/

fOSC

图（3）-a ICL7106的引脚图 实验报告

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图（3）-b ICL7106的原理图 2.2 输入电路

一般电子电压表中，输入电路采用高输入阻抗的场效应管跟随器或三极管阴极跟随器以提高电压表输入阻抗，后接放大器以提高电压表灵敏度。测量高直流电压时，输入端接入由电阻网络组成的分压电路。由于本设计采用了ICL7106来进行A/D转换，且ICL7106输入阻抗很大，所以输入电路部分不需采用源极跟随器来提高输入阻抗，电压表的输入阻抗将由电阻衰减网络决定。

输入电路部分原理图如图（4）所示

R1～R5组成的电阻衰减网络及开关S1实现量程的手动转换，各挡量程分别为200mV、2V、20V、200V和1000V，其中200mV为基本量程，电压表的输入阻抗RiR1R2R3R4R510M。ICL7106输入端的最大允许输入电压不得大于电源电压（9V），否则芯片很容易被损坏。为了防止用低压挡去测高压

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的误动作，分压电路后还需增加过压保护电路。本设计采取了双重保护措施。图中R6为限流电阻。熔断丝起过载保护作用。两只二极管与电容C1起过压保护作用。

Vi+ R1 9M S1 F1 R2 900K R3 90K C1 0.01uf Fuse 1 R6 1M D1 D2 IN+ IN- R4 9K ICL7106 COM Vi- R5 1K

2.3 ICL7106外围电路 2.3.1 振荡电路

ICL7106的振荡电路有三种设计方案：

（1） 在38、39、40脚之间接入RC网络。如图（5）-a所示。其特点 外围电路成本低，频率稳定度较差。

（2） 在39脚与40脚之间外接入一只石英晶体JT，构成晶振电路，如 图（5）-b所示，其特点是频率稳定度和准确度都很高，但电路成本高，一般用于精密测量。

（3） 将外部时钟频率f0接至 第40脚，f0可选16～48kHz、幅度为5Vpp的方波。在使用多片ICL7106时，采用外时钟输入方式，不仅可以简化总体设计，还能实现同步。电路如图（5）-c所示。

图（5）-a 图（5）-b 图（5）-c

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本设计采用第一种方案，即振荡器由ICL7106内部的两个反相器与外部的阻容元件R、C构成。设ICL7106进行一次A/D转换所需的时钟脉冲总数为4000，而测量速率为2.5次/s（即一次转换所需时间T=0.4s），则时钟脉冲频率fCP由式（8）可得

fCPN/T10kHz

由式（7）可得主振频率 fOSC4fC zP40kH则由式（6）可计算出R、C的值。取R120k,C100pF 表1列出了几种常用的振荡器阻容元件的选择方案。 R C (s) 测量速率 (k) (pF) （次/s） 5 3 2.5 62 100 120 56 560 120 100 100 220 51 7.4 10 12 f0(kHz) 266 348 T0(s) 15 20.8 25 62.5 40 16 1 28.6 表1 时钟振荡器阻容元件的选择 2.3.2 基准电压电路

ICL7106内部有一个简易基准电压源，可提供一个E02.8V左右的基准电压源。利用分压电阻可从E0中获取基准电压，电路如图（6）所示，其中，RP为精密多圈电位器，通过对它的调节可获得准确的基准电压值。数字电压表的基本量程为200mV，所以多圈电位器选用RP1k。若需将基本量程改装成2V，应改变基准电压分压电阻RP、自动调零电容C3和积分电阻R7的值[2]。

VDD VDD VREF+ VREF- COM ICL7106 VEE 图（6）

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当对基准电压精确度和稳定度要求较高时，可采用外部基准电压源[2]。

2.3.3 积分电路部分

积分元器件R7、C2及自动校零电容C3的取值分别为

R456k,C2。 470.2F20 .F3C,2.4 显示部分

12.4.1 3位液晶显示器

2液晶显示器是上世纪60年代末出现的一种显示器件。其主要特点是本身不发光，只能反射或透射外界光线，亮暗对比度可达100：1；驱动电压低（一般为3～6V），驱动电流低（几微安），功耗极低（几至几十微瓦），可用CMOS、TTL电路直接驱动；必须采用交流电压驱动，频率为30～100Hz.目前，本设计采用向列型液晶显示器，并且通过导电橡胶条与驱动电路相连。

当液晶显示器的笔段电极（a～g）与背电极（BP）呈等电位时，液晶不显示（消隐）；当二者存在一定的电位差时，液晶就显示。通常是把两个频率与幅度相同而相位相反、占空比为50%的方波电压，分别加至某个笔段引出端与BP端之间，利用二者的电位差来驱动该笔段发光。ICL7106内部采用异或门来驱动LCD。电压的数字量经译码后作为异或门的一个输入，BP端的信号作为另一个输入，同时BP还与LCD背电极相连。这样译码信号就可控制异或门驱动器输出方波的相位，在LCD某笔段电极与背电极之间加上两个频率与幅度相同而相位相反、占空比为50%的方波电压，从而在液晶显示器上显示所要显示的数字。 2.4.2 小数点驱动电路

1ICL7106内部有异或门电路，可以直接驱动3位LCD数字显示器。但LCD

2上的小数点（Dp1Dp3）的显示需另加异或门驱动电路，如图（7）所示。开关

S2与量程选择开关相连，以控制所要显示的小数点。驱动显示原理同液晶显示器上的数字显示。

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ICL7106 TEST . 1M R11 . 1M R10 2 5 6 13 4 . 1M R12 9 8__ _ _ _ _ _ _ . _ . _ _ _ BPS2 VDD _ __ __ _ _ _. _ . LCD±³µç¼«

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图（7）

2.5 读数保持功能电路

ICL7106的时钟振荡器是由两个反相器F1、F2与外部阻容元件构成的。ICL7106的第40 引脚（OSC1）接反相器的输入端，如果在测量过程中用一根导线将40脚与第37脚（测试端TEST）短路，那么F1的输入端就接上了固定的电平——数字地，振荡器立刻停振，进而使分频器、计数器、A/D转换器全部停止工作。显然，分频器停止工作后，液晶显示器背电极（BP）上的方波电压随之消失。此外，由于不再产生新的计数脉冲，计数器则保持原计数状态不变。因此，每个笔段译码器所输出的电平也保持不变，即短路之前为高电平的仍为高电平。再经过异或门驱动器，所显示的笔段以及构成的字形也不变。也就是说，即使被测电压VIN仍加在A/D转换器的输入端，也不会改变原来的显示值。这样，就可使数字电压表具有读数保持功能。电路图如图（8）所示。

OSC1 S

TEST LCDÏÔʾÆ÷ ICL7106

图（8） 3、总电路图

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1 基于以上的分析，可得由ICL7106构成的3位数字电压表总电路图：

2

R101M 1M R11R121M 2 U1B 5 U1A163 4 U1C8 9 10____________.__.__.____ 20191817161514131211109. LCD±³µç¼«

_ 8 7 6 5 4 3 2 1 +VDD f3 b3 d3 e2 f2 a2 b2 c2 d2 e1 g1 f1 a1 b1 c1 d1 PM bc4 e3 S2 ICL7106 CC7106 VDDBPg3a3c3g2VEEINTBUFAZIN-IN+COMCREFCREFVREF-VREF+TESTOSC3OSC2OSC1Vi+ R19M 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 C2 R7 C3 C5 R9 C4 RP 120K 0.22uF 0.47uF 100pF 1K 56K 0.1uF ÖÁÏÔʾÆ÷ 1M R6R824KS1 F1 Fuse 1R2 +9V S3 900KC1D10.01uf D2 +VDDR390K R49K Vi- R51K4、总结

本设计采用双积分型A/D转换器ICL7106来设计数字电压表，外围电路简单，除

具有一般数字电压表的优点外，还具有读数保持的功能，并且该电路可扩展性强，只 需加上各种转换器即可构成数字万用表。但本文所述的模块功能中，还存在着有待改 进和完善的地方，如量程转换电路，若能实现自动量程转换，则不仅能缩短测量时间、 方便测量工作人员，还能保护仪器，延长其使用寿命。

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