Современная электроника №8/2025

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 18 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 8 / 2025 Настольный цифровой вольтметр 4½ разряда c ЖК-индикатором Представленный ниже цифровой вольтметр может быть выполнен отдельным прибором или базовым блоком в составе мультиметра с высокой точностью измерений и малым током потребления. Сергей Глибин В цифровых вольтметрах на 4½-раз- рядном АЦП ICL7135, опубликованных, например, в [1, 2], измеренное напря- жение отображают цифровые семисег- ментные светодиодные (англ. аббреви- атура – LED) индикаторы. Для таких измерительных приборов заслужива- ет внимания применение цифровых индикаторов на жидких кристаллах – ИЖЦ (англ. аббревиатура – LSD). Это приводит к значительному сниже- нию токов потребления и, как след- ствие, влияние собственных помех на показания приборов исключается без превентивных мер, свойственных динамической индикации управления LED-индикаторами. Уже эти факторы обусловили массовый промышленный выпуск приборов с ИЖЦ, в том числе портативных мультиметров. Схема вольтметра на 4½-разрядном АЦП и ИЖЦ приведена на рис. 1. Основные технические характери - стики Максимальное измеряемое входное напряжение, В . . . ±19,999 Входное сопротивление, МОм . . 11,1 Разрешение, мВ . . . . . . . . . . 1 Погрешность при максимальном значении измерения, % * . . . 0,005 Частота обновления показаний, Гц . . . . . . . . . . 2,5 Напряжение питания в пределах, В . . . . . . . . . 1–4,2 Номинальное напряжение питания, В . . . . . . . . . . . . 3,7 Ток потребления при номинальном напряжении, мА . 2,1 Габаритные размеры, мм . . . . . . . 72×102×19 * В диапазоне температур от 15 до 30ºС. АЦП на микросхеме DD1 ICL7135CN включён по типовой схеме [3]. Пре- цизионный источник опорного напряжения выполнен на микросхе- ме DA1 LM285D-1,2RG с ТКН не более ±30 ppm/°C [4]. Требуемый для работы АЦП внешний тактовый генератор с частотой 100 кГц собран также по типовой схеме – схеме Пирса на логи- ческом элементе НЕ в составе микро- схемы DD2 HEF4060BE, содержащей 14- битный двоичный счётчик. С выхода Q9 счётчика импульсная последова- тельность формы меандр частотой 97,7 Гц (поделённая на 2 10 тактовая частота) и амплитудой 5 В служит управляющим напряжением инди- катора HG1 типа ИЖЦ-09-5/7. Управ- ляющее напряжение поступает на его общий вывод COM и на входы P микро- схем DD2–DD7, на выходах которых для отображения цифр и символов форми- руются напряжения, противофазные управляющему. В приборах на АЦП серии 7135 ситу- ация перегрузки, когда напряжение между входами IN+ и IN− превысит значение ±1,9999 вольта, сопровожда- ется изменениями выходных сигналов АЦП. Так, на выходах данных В1–В8 – уровни лог. 0. На выходе перегрузки OR вместо уровня лог. 0 – импульсная последовательность формы меандр с частотой обновления показаний. На D1–D5 импульсы динамической инди- кации следуют уже не непрерывно, а пачками с частотой обновления, что и вызывает на LED-индикаторах мига- ние нулей (0-0-0-0) в четырёх младших разрядах. Для аналогичного отображения перегрузки на ИЖЦ разработчики АЦП рекомендуют применить специ- ализированную БИС ICM7211A, плюс несколько дополнительных логи- ческих микросхем (Figure 9 [3]). Это усложняет схемное решение и уве- личивает габариты прибора. Конеч- но, индикацию перегрузки можно упростить, задействовав в ИЖЦ сим- вол «←» (Figure 10 [3]) или неисполь- зуемую десятичную точку DP, но визу- ально это малозаметно. В настоящее время нетрудно найти отечествен- ные дешифраторы К176ИД2, кото- рые, помимо сигналов управления семисегментными индикаторами, имеют как строб-входы ST, так и вхо- ды BI (Blanking Input) – входы гаше- ния. Подача с выходов D1–D4 АЦП импульсов динамической индикации в качестве стробирующих на входы ST дешифраторов и импульсов гашения с выхода OR на входы BI обеспечит ото- бражение перегрузки на ИЖЦ, иден- тичное «светодиодной». Четыре таких дешифратора DD3–DD6 в вольтметре без каких-либо дополнительных эле- ментов заменили «набор» с ICM7211A и заняли на печатной плате меньшую площадь. Подобное схемное решение с применением К176ИД2 было успеш- но реализовано автором значитель- но ранее в электронных часах-тай- мере [5], содержащих микросхему К176ИЕ18, тоже вырабатывающую импульсы динамической индикации. В старшем разряде D1 индикатора HG1 отображаются символы: «L» (Low Bat) из сегментов 1F, 1E, 1D; «1» – 1B, 1C; «─» (минус) – 1G, а в разряде D2 – десятичная точка DP2. Для их отобра- жения применена микросхема DD7 HCF4054BE – драйвер управления ИЖЦ. Драйвер содержит четыре стробируе- мые защёлки на DL-триггерах и четы- ре выходных усилителя управляющего напряжения ИЖЦ. Выходные напряже- ния формируются из сигналов на соот- ветствующем D-входе и общем входе P как результат логической операции «исключающее ИЛИ». При измерениях отрицательных напряжений для ото- бражения символа «─» (минус) сегмен- том G1 ИЖЦ дополнительно установ- лен инвертор на элементах VT2, R15. Стабильное напряжение питания +5 В выдаёт повышающий преобразо- ватель, выполненный на микросхеме DA3 NCP1402SN50T1. КПД преобразова- теля при напряжении на входе 3,7 В не хуже 0,925. Для получения на малых токах максимального КПД следует правильно выбрать параметры дрос- селя L2 [6]. В данном случае его индук- тивность должна быть в пределах Дополнительные материалы к этой статье можно скачать, перейдя по ссылке в QR-коде