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設(shè)計了基于CPLD的數(shù)字電壓表，采用CPLD器件作為核心處理電路，用單片機進行控制，能較好地減小外界干擾，提高分辨率。該數(shù)字電壓表能夠自動轉(zhuǎn)換量程，從而可提高數(shù)字電壓表的性能。
1 方案論證與比較
雙積分A／D是對輸入取樣電壓和基準電壓進行兩次積分，以獲得與取樣電壓平均值成正比的時間間隔，同時在此時間間隔內(nèi)，用計數(shù)器對CP記數(shù)，計數(shù)器的輸出結(jié)果就是對應(yīng)的數(shù)字量。雙積分A／D有精度高，抗干擾能力強和穩(wěn)定性好的優(yōu)點，但轉(zhuǎn)換速度較低，因而適用于數(shù)字直流電壓表等精度較高而轉(zhuǎn)換速度要求不高的儀器。設(shè)計的系統(tǒng)框圖如圖1所示。為實現(xiàn)該系統(tǒng)功能，可采用以下兩種方案。
1．1 方案一
用J-K觸發(fā)器構(gòu)成n位二進制異步加法計數(shù)器，并采用下降沿觸發(fā)器FF。但因J-K觸發(fā)器數(shù)目與顯示精度有關(guān)，若顯示精度較高，則所需觸發(fā)器數(shù)目較多，需占大量空間，且易受干擾。若2 V檔的最小分辨率為0．1 mV，則有2／(2n-1)=O．1 mV，n≥15，這里取n=16，如圖2所示。
1．2 方案二
采用EDA可編程邏輯器件把16位J-K觸發(fā)器組成的計數(shù)器和控制電路集成到系統(tǒng)內(nèi)部，不僅可以消除外界干擾，減小測量誤差，且大大節(jié)省空間，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。CPLD使用方便、快捷，性價比很高，如圖3所示。
對比兩種方案的性能，本設(shè)計選用方案二。
2 系統(tǒng)設(shè)計
2．1 硬件部分
2．1．1 濾波電路
濾波電路采用壓控二階低通濾波器，如圖4所示。運放采用低溫漂高精度運放OP07，取R1=R2=R=1．592 kΩ，C1=C2=10μF，則f0=10 Hz。
傳遞函數(shù)為：
當Aup<3時，電路才能正常工作，不產(chǎn)生自激振蕩。令：
則電壓放大倍數(shù)：
對直流信號的放大倍數(shù)為：
