三位半單片數(shù)字萬用表LSINJU9207/9208及應(yīng)用
摘要:NJU9207/9208是新日本無線電公司(NJRC)生產(chǎn)的三位半單片數(shù)字萬用表LSIs,文中介紹了NJU9207/9208的封裝形式、引腳功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu),并詳細(xì)敘述了它們的主要功能和原理,最后給出了應(yīng)用電路。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/255679.htm關(guān)鍵詞:三位半數(shù)字萬用表LSI NJU9207/9208
1 概述
新日本無線電公司(NJRC)生產(chǎn)的NJU9207/9208是三位半單片數(shù)字萬用表大規(guī)模集成電路(LSI)。它們的工作電壓僅為3V,工作電流不大于1mA??梢灾苯域?qū)動(dòng)LCD顯示,并可保持?jǐn)?shù)據(jù)與自動(dòng)量程,內(nèi)置有倍壓器和電壓調(diào)節(jié)器。同時(shí),LSIs還含有二重斜率A/D轉(zhuǎn)換器、壓電蜂鳴器驅(qū)動(dòng)器、電池壽命檢測(cè)器、控制器和振蕩器等,因此十分適用于袖珍式數(shù)字萬用表的使用。
2 引腳功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)
NJU9207/9208采用QFP80封裝,NJU9207的引腳排列如圖1所示。NJU9208的引腳位置相對(duì)于NJU9207旋轉(zhuǎn)90°。它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
表1列出了NJU9207/9208的引腳符號(hào)及功能說明。
表1NJU9207/9208的引腳功能
引腳號(hào) | 符號(hào) | 功 能 | |
NJU9207 | NJU9208 | ||
2 | 62 | ADI | AC→DC變換輸入端 |
3 | 63 | ADO | AC→DC變換輸出端 |
4 | 64 | AVX | ADC“+”輸入端 |
5 | 65 | AVXD | ADC“-”輸入端 |
7 | 67 | CFI | 噪塊濾波電容器連接端 |
8 | 68 | BUF | 緩沖放大器輸出 |
9 | 69 | CAZ | 自動(dòng)調(diào)零(Auto-zero)電容連接端 |
10 | 70 | CI | 積分電容連接端 |
11 | 71 | CO | 電容器輸出端 |
12 | 72 | A/M | 自動(dòng)/手動(dòng)選擇輸入端。高電平:自動(dòng);低電平:手動(dòng) |
13~15 | 73~75 | RC1~RC3 | 量程選擇端 |
16 | 76 | RH | 量程保持端。低電平:量程保護(hù) |
24 | 4 | DH | 顯示數(shù)據(jù)保持模式選擇端:反復(fù)模式 |
18~21 | 78~80,1 | FC1~FC4 | 功能選擇端 |
23 | 3 | AFC | 量程限制模式選擇輸入端。高電平:量程限制模式;低電平:全量程模式 |
34~25 | 14~5 | SEF1~10 | LCD部分(程序段)驅(qū)動(dòng)器輸出端 |
38~35 | 18~15 | COM1~4 | LCD公共驅(qū)動(dòng)器輸出端 |
42 | 22 | VDSP | LCD驅(qū)動(dòng)電壓監(jiān)視器端 |
47 | 27 | BZ | 壓電蜂鳴器驅(qū)動(dòng)輸出端 |
49,50 | 29,30 | OSC2,OSC1 | 石英晶體連接端 |
53,54 | 33,34 | C1,C2 | 倍壓器電容器連接端 |
59 | 39 | VADJ | 參考電壓調(diào)節(jié)端 |
60 | 40 | VR | 參考電壓輸出端 |
61 | 41 | VRD | 參考電壓監(jiān)視端 |
63,64 | 43,44 | CL,CH | 基準(zhǔn)電容連接端 |
66~71 | 46~51 | OR1~6 | 電阻測(cè)量基準(zhǔn)電阻連接端 |
72 | 52 | OVS | 電阻測(cè)量基準(zhǔn)電壓輸入端 |
73 | 53 | OVX | 電阻測(cè)量測(cè)量電壓輸入端 |
75 | 55 | VI | 電壓測(cè)量輸入端 |
76~79 | 56~59 | VR1~VR5 | 分壓電阻連接端 |
80 | 80 | Ⅱ | 電流測(cè)量輸入端 |
55,45 | 35,25 | TST1,2 | 測(cè)試端1,2 |
44,40 | 24,20 | TST3,4 | 測(cè)試端3,4 |
46 | 26 | VSS1 | 模擬、數(shù)字接地端(0V) |
52 | 32 | VSS2 | LCD驅(qū)動(dòng)電壓施加端(-3V) |
56 | 36 | VDDID | 數(shù)字電路電壓施加端(+3V) |
57 | 37 | VDDIA | 模擬電路電壓施加端(+3V) |
65 | 45 | GND | 模擬單元電路中心點(diǎn)電壓施加端(+1.5V) |
74 | 54 | GNDS | 地感測(cè)端 |
3 功能與原理
3.1 測(cè)量功能選擇
各種測(cè)量可通過FC1~FC4端的輸入引腳進(jìn)行選擇,具體操作如表2所列。表中H為高電平,L為低電平。測(cè)量功能選擇可利用機(jī)械鎖定(LOCK)型或旋轉(zhuǎn)式開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。
表2 測(cè)量功能選擇
功能 | FC1 | FC2 | FC3 | FC4 |
DC電壓:DCV | H | H | H | H |
AC電壓:ACV | L | H | H | H |
DC電流:DCI | H | L | H | H |
AC電流:ACI | L | L | H | H |
電阻:Ω | H | H | L | H |
二極管 | H | L | L | H |
連續(xù)檢驗(yàn):CONTI | H | H | H | L |
3.2 運(yùn)轉(zhuǎn)開關(guān)
當(dāng)開關(guān)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),器件輸出蜂鳴器驅(qū)動(dòng)信號(hào)和系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)。
可利用鍵控輸入來確定音響(Confirmation sound)信號(hào)(2kHz)。在輸入到FC1~FC4端信號(hào)的上升沿或下降沿上,可在BZ端得到2kHz、周期為31.25ms的輸出時(shí)鐘,如圖3所示。
系統(tǒng)復(fù)位(RESET)信號(hào)的作用是在量程置位(SET)、計(jì)數(shù)器復(fù)位、數(shù)據(jù)保持釋放和自動(dòng)復(fù)位被執(zhí)行時(shí),與輸入到FC~FC4信號(hào)的上升沿或下降沿保持同步。
當(dāng)自動(dòng)量程模式功能變化時(shí),量程依靠AFC端上的電平置位,如表3所列。
在A/D變換周期使功能改變時(shí),計(jì)數(shù)器將輸出復(fù)位信號(hào)以使LSI初始化。以后,A/D轉(zhuǎn)換從自動(dòng)調(diào)零(auto-zero)周期啟動(dòng),如圖4所示。
3.3 連續(xù)檢測(cè)功能
當(dāng)選擇連續(xù)檢測(cè)功能時(shí),“kΩ”功能的2kΩ量程被自動(dòng)置位。通過施加1.5V電壓,可以測(cè)量二極管的正向壓降。如果輸入端開始,則顯示值與電池電壓值相一致。
3.5 全部自動(dòng)量程功能(A/M=高電平)
表4、表5分別列出了全量程模式和量程控制模式。
表4 全量程模式(AFC=低電平)
功 能 | 自 動(dòng) | 手 動(dòng) | 量程控制 | ||
1PUSH | 1PUSH(Isec) | ||||
DCV | 量程1~5 | →保持 | 量程5→1 | 200mV~2000V | |
ACV | 量程1~4 | →保持 | 量程4→1 | 2V~200V | |
DCI | 固定在量程1 | 量程1 | 量程1 | 200mA | |
ACI | 固定在量程1 | 量程1 | 量程1 | 200mA | |
Ω | 量程1~6 | →保持 | 量程6→1 | 200Ω~20MΩ |
表5 全量程模式(AFC=高電平)
功 能 | 自 動(dòng) | 手 動(dòng) | 量程控制 | ||
1PUSH | 1PUSH(Isec) | ||||
DCV | 量程1~4 | →保持 | 量程4→1 | 2V~2000V | |
ACV | 量程1~4 | →保持 | 量程4→1 | 2V~2000V | |
DCI | 固定在量程1 | 量程1 | 量程1 | 200mA | |
ACI | 固定在量程1 | 量程1 | 量程1 | 200mA | |
Ω | 量程1~4 | →保持 | 量程4→1 | 2kΩ~2000kΩ |
當(dāng)量程選擇端保持低電平超過1s或通過FC1~FC4端改變功能時(shí),量程功能可從任何固定量程變?yōu)樽詣?dòng)量程。
當(dāng)量程保持端是低電平時(shí),量程被固定在操作量程上,且與輸入到量程選擇端(RCI)的信號(hào)無關(guān)。
2kΩ的時(shí)鐘輸出到BZ端可直接驅(qū)動(dòng)壓電峰鳴器。在RCI端輸入信號(hào)的下降沿。BZ輸出信號(hào)的周期約為31.25ms。
3.6 手動(dòng)量程功能(A/M=低電平)
手動(dòng)量程選擇可通過RC1~RC3實(shí)現(xiàn),具體選擇方式如表6所列。
3.7 LCD顯示功能
表7給出了LCD顯示控制操作的具體方法。
4 應(yīng)用電路
采用NJU9207F芯片設(shè)計(jì)的3位半袖珍式數(shù)字萬用表電路如圖5所示。
該數(shù)字萬用表采用2節(jié)1.5V的電池供電。
在LSI腳57上施加到模擬電路的電壓為+3V,-3V的LCD驅(qū)動(dòng)器電壓從腳52(Vss2)加入。腳49和腳50上并接的石英晶體振蕩器的頻率fosc=32.768kHz。腳10(C1)上外接的0.1μF的電容和500Ω的電阻組成積分電路,用于為計(jì)數(shù)器提供復(fù)位信號(hào)。腳2、腳3上的外接元件用作AC-DC變換,腳4、腳5分別用作AD轉(zhuǎn)換器(ADC)的“+”、“-”輸入端。從總體看,這種袖珍式數(shù)字萬用表電路所需元件數(shù)量是較少的。
表6 RC1~RC3手動(dòng)量程選擇功能
RC1 | RC2 | RC3 | DCV | ACV | DCI,ACI | Ω |
H | H | H | 量程1:2V | 量程1:2V | 量程1:2mA | 量程2:2kΩ |
L | H | H | 量程2:20V | 量程2:20V | 量程2:20mA | 量程3:20kΩ |
H | L | H | 量程3:200V | 量程3:200V | 量程3:200mA | 量程4:200kΩ |
L | L | H | 量程4:2000V | 量程4:2000V | 量程4:2000mA | 量程5:2000kΩ |
H | H | L | 量程4:2000V | 量程4:2000V | 量程5:20A | 量程6:20MΩ |
L | H | L | 量程1:2V | 量程1:2V | 量程1:2mA | 量程1:200Ω |
表7 程序說明
SEG1 | SEG2 | SEG3 | SEG4 | SEG5 | SEG6 | SEG7 | SEG8 | SEG9 | SEG10 | |
COM1 | RC | DH | a2 | b2 | a1 | b1 | a0 | b0 | 蜂鳴器 | A |
COM2 | BATT | RH | f2 | g2 | f1 | g1 | f0 | g0 | 二極管 | V |
COM3 | - | b3/c3 | e2 | c2 | e1 | c1 | e0 | c0 | m | K |
COM4 | AC | p3 | d2 | p2 | d1 | p1 | d0 | M | Ω |
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