三位半單片數(shù)字萬用表LSINJU9207/9208及應(yīng)用
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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://www.ex-cimer.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。可以直接驅(qū)動LCD顯示，并可保持?jǐn)?shù)據(jù)與自動量程，內(nèi)置有倍壓器和電壓調(diào)節(jié)器。同時，LSIs還含有二重斜率A/D轉(zhuǎn)換器、壓電蜂鳴器驅(qū)動器、電池壽命檢測器、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的引腳符號及功能說明。
表1NJU9207/9208的引腳功能
| 引腳號 | 符號 | 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/手動選擇輸入端。高電平：自動；低電平：手動 |
| 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)動器輸出端 |
| 38～35 | 18～15 | COM1～4 | LCD公共驅(qū)動器輸出端 |
| 42 | 22 | VDSP | LCD驅(qū)動電壓監(jiān)視器端 |
| 47 | 27 | BZ | 壓電蜂鳴器驅(qū)動輸出端 |
| 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 | 電阻測量基準(zhǔn)電阻連接端 |
| 72 | 52 | OVS | 電阻測量基準(zhǔn)電壓輸入端 |
| 73 | 53 | OVX | 電阻測量測量電壓輸入端 |
| 75 | 55 | VI | 電壓測量輸入端 |
| 76～79 | 56～59 | VR1～VR5 | 分壓電阻連接端 |
| 80 | 80 | Ⅱ | 電流測量輸入端 |
| 55，45 | 35，25 | TST1,2 | 測試端1，2 |
| 44，40 | 24，20 | TST3,4 | 測試端3，4 |
| 46 | 26 | VSS1 | 模擬、數(shù)字接地端（0V） |
| 52 | 32 | VSS2 | LCD驅(qū)動電壓施加端（-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電壓施加端（+1.5V） |
| 74 | 54 | GNDS | 地感測端 |
3 功能與原理
3.1 測量功能選擇
各種測量可通過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。測量功能選擇可利用機械鎖定（LOCK）型或旋轉(zhuǎn)式開關(guān)來實現(xiàn)。
表2 測量功能選擇
| 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：CONTI | H | H | H | L |
3.2 運轉(zhuǎn)開關(guān)
當(dāng)開關(guān)運轉(zhuǎn)時，器件輸出蜂鳴器驅(qū)動信號和系統(tǒng)復(fù)位信號。
可利用鍵控輸入來確定音響（Confirmation sound）信號（2kHz）。在輸入到FC1～FC4端信號的上升沿或下降沿上，可在BZ端得到2kHz、周期為31.25ms的輸出時鐘，如圖3所示。
系統(tǒng)復(fù)位（RESET）信號的作用是在量程置位（SET）、計數(shù)器復(fù)位、數(shù)據(jù)保持釋放和自動復(fù)位被執(zhí)行時，與輸入到FC～FC4信號的上升沿或下降沿保持同步。
當(dāng)自動量程模式功能變化時，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，計數(shù)器將輸出復(fù)位信號以使LSI初始化。以后，A/D轉(zhuǎn)換從自動調(diào)零(auto-zero)周期啟動，如圖4所示。
3.3 連續(xù)檢測功能
當(dāng)選擇連續(xù)檢測功能時，“kΩ”功能的2kΩ量程被自動置位。通過施加1.5V電壓，可以測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 | 手 動 | 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 | 手 動 | 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，量程功能可從任何固定量程變?yōu)樽詣恿砍獭?/p>
當(dāng)量程保持端是低電平時，
量程被固定在操作量程上，且與輸入到量程選擇端（RCI）的信號無關(guān)。
2kΩ的時鐘輸出到BZ端可直接驅(qū)動壓電峰鳴器。在RCI端輸入信號的下降沿。BZ輸出信號的周期約為31.25ms。
3.6 手動量程功能（A/M=低電平）
手動量程選擇可通過RC1～RC3實現(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，用于為計數(shù)器提供復(fù)位信號。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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