ICL7107组成电压表的使用与维修

　　电压表简介

　　电压表是测量电压的一种仪器，常用电压表——伏特表符号：V，在灵敏电流计里面有一个永磁体，在电流计的两个接线柱之间串联一个由导线构成的线圈，线圈放置在永磁体的磁场中，并通过传动装置与表的指针相连。大部分电压表都分为两个量程。电压表有三个接线柱，一个负接线柱，两个正接线柱，电压表的正极与电路的正极连接，负极与电路的负极连接。电压表必须与被测用电器并联。电压表是个相当大的电阻器，理想的认为是断路，在并联电路中并联了电压表（跟别的用电器并联）和用电器，如果在干路中没有其他的用电器，可以认为测量电源电压。

　　

　　电压表结构分析

　　电压表是个相当大的电阻器，理想的认为是断路。在并联电路中并联了电压表（跟别的用电器并联）和用电器，如果在干路中没有其他的用电器，可以认为测量电源电压（因为并联电路上的用电器全部享用了电源的电压）；如果干路中还连接其他的用电器，那这个用电器就分享了部分电源电压，那电压表测的只能是部分电压（连接在哪个用电器就是哪个用电器的电压），要知道在电压表内，有一个磁铁和一个导线线圈，通过电流后，会使线圈产生磁场，这样线圈通电后在磁铁的作用下会旋转，这就是电流表、电压表的表头部分。

　　这个表头所能通过的电流很小，两端所能承受的电压也很小（肯定远小于1V，可能只有零点零几伏甚至更小），为了能测量实际电路中的电压，需要给这个电压表串联一个比较大的电阻，做成电压表。这样，即使两端加上比较大的电压，可是大部分电压都作用在加的那个大电阻上了，表头上的电压就会很小了。可见，电压表是一种内部电阻很大的仪器，一般应该大于几千欧。表头是跟据通电导体在磁场中受磁场力的作用而制成的。

　　表内部有一永磁体，在极间产生磁场，在磁场中有一个线圈，线圈两端各有一个游丝弹簧，弹簧各连接表的一个接线柱，在弹簧与线圈间由一个转轴连接，在转轴相对于电流表的前端，有一个指针。当有电流通过时，电流沿弹簧、转轴通过磁场，电流切磁感线，所以受磁场力的作用，使线圈发生偏转，带动转轴、指针偏转。由于磁场力的大小随电流增大而增大，所以就可以通过指针的偏转程度来观察电流的大小。

　　电压表分类

　　用于测量直流电压、交流电压的机械式指示电表。分为直流电压表和交流电压表。

　　1、直流类型

　　主要采用磁电系电表和静电系电表的测量机构。磁电系电压表由小量程的磁电系电流表与串联电阻器（又称分压器）组成，最低量程为十几毫伏。为了扩大电压表量程，可以增大分压器的电阻值。例如用50微安的电流表形成250伏的电压表时，要使分压器与测量机构的总电阻值为250/［50×10^（-6）］=5×10^6欧=5兆欧，这相当于电压表的内阻为20千欧/伏。为了避免电压表的接入过多影响原工作状态，要求电压表有较高的内阻。用几个电阻组成的分压器和测量机构串联，可形成多量程电压表。静电系电压表的最低量程为几十伏，扩大量程是靠改变电表内部结构和极间距离来达到。此外，电磁系电表的测量机构在理论上也可用于测量直流电压。

　　

　　2、交流类型

　　主要采用整流式电表、电磁系电表、电动系电表和静电系电表的测量机构。除静电系电压表外，其他系电压表都是用小量程电流表与分压器串联而成。也可用几个电阻组成的分压器与测量机构串联而形成多量程电压表。这些系的交流电压表难于制成低量程的，最低量程在几伏到几十伏之间，而最高量程则约为1～2千伏。静电系电压表的最低量程约为30伏，而最高量程则可达很高。电力系统中用的高压电压表是由电压额定量程为 100伏的电磁系电压表，结合适当电压变比的电压互感器组成。由于受测量机构线圈电感的限制，电磁系电压表、电动系电压表的使用频率范围较窄，上限频率低于1～2千赫。电动系略优于电磁系。静电系和热电系电压表的使用频率范围都较宽。整流式电压表的上限使用频率约几千赫，但要注意，仅当交流电压为正弦波形时，整流式电表读数才是正确的。各系电压表的各系电压表的量程，使用频率范围、内阻以及能达到的最高准确级见表。

　　3、数显类型

　　数显电压表是用模/数转换器将测量电压值转换成数字形式并以数字形式表示的仪表适合环境温度0～50℃湿度85%以下使用，在因磁场或高频仪器，高压火花，闪电等原因引起电压异常时，在外部请使用电源线滤波器或非线性电阻等干扰吸收电路。

　　ICL7107组成电压表的使用与维修

　　双积A D转换器ICL7107 大规模集成电路，只需要很少的简单外围元件，就可组成DVM数字电压表模块： 直接驱动三位半LED数码管显示。并具有自动调零、较高输入阻抗、以及较强抑制共模、差模干扰信号的能力。因此，已广泛应用于电流、电压、转速、温度等各种物理量的测量显示系统中。如：XMB.XWD等数字显示报警仪、KBD馈电开关过流整定装置等。

　　一、使用

　　由ICL7107组成的DVM模块如图1所示。使用者可以改变电路及某些元件参数，就可达到自己需要的显示效果和设计要求。

　　

　　1、改变A/D转换显示时间

　　由该芯片@、B脚所接电阻R1、电容C1与内部电路组成了RC振荡电路，产生的振荡信号经过内部四分频后，就是A D转换、逻辑控制的时钟脉冲信号。模数转换一次约4千个时钟周期，显示也在4千个时钟周期时刷新一次。振荡器产生振荡信号的频率fo 与上述电阻、电容的关系是f=0.45/R1Cl。可见改变电阻、电容值就可以改变模数转换时间及显示刷新时间。当测量变化较快的物理量时，可减小电阻或电容数值。当测量信号变化较慢时，可增大电阻或电容数值。如电容为100 pF，电阻为12 k2 时，转换为每秒2.5次。当电阻为60 k2时，转换显示为每秒5次。

　　2、信号的差模输入方式

　　大部分购买的DVM表头，信号的输入转换多为共模方式。即3脚IN- 与国脚GND相连，输入信号与电源共零线，信号从IN+端输入。然而，输入给模数转换芯片的信号往往需要采用运放进行精密整流和放大，而运放一般需要提供负电源。解决这个问题，只要将输入方式由共模改为差模输入方式即可。具体的做法是： 将IN-与GND在印刷板上的连线切断。信号从IN+ 端输入，IN-端为信号模拟地。当0脚与@脚加入+6 V 电压时，GND对IN- 就有约负3.2 V电压，运放的电源正端接V+，负端接GND即可。这是因为ICL7107内部V+端对IN之间具有约3 V 基准电压源，使V+端、GND端对IN- 有正负3 V 的电压。这样，不仅省掉一个负电源，电源结构简单，而且采用差动输入方式，可以对共模信号具有很强的共模抑制比。减少共模干扰信号的影响。

　　3、改变输入转换量程

　　如图1所示电路参数，输入转换的量程为200mV。当输入信号为199.9 mV时，表头显示1999。若模数转换量程改为2 V或20 mV，这当然可以将信号衰减或放大后在输入给ICL7107转换显示; 还有一种简单的方法，就是改变积分电阻R4。这是因为积分电阻R4的大小决定二次积分速度。输入信号Vin，积分器在固定时间间隔以Vin （C5 R4的斜率对模拟输入信号进行积分。当R4 增大时，Vin必须增大，芯片内积分器才能在相同的时间里计相同的数，所以改变积分电阻可改变量程。如将量程改为2.0 V，R4取560 k。若将量程改为20 mV，R4可取5.6 kS。

　　二、维修

　　由ICL7107组成数字电压表头的检修有几种方法。

　　首先测量芯片各引脚的在路电压和电阻，然后再根据测量情况，对照表1参数值，判断是芯片还是外围元件问题。如果芯片坏，Q脚、脚阻值往往很小。测量工作电压时，四、四、8~@脚电压往往偏差很大。

　　

　　注：

　　（1）上表数据采用DT9205A数字表测量，电阻200 kO档，电压20 V档。

　　（2）@一0管脚驱动数码管，亮为1.8 V，暗为5 V.