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摘 要：利用升压电路将电池电压升至某一固定值后，采用电阻分压原理得到毫伏级电压源，送运算放大器放大后得到一个有稳定驱动能力的毫伏级电压，分压部分采用六十四级电子电位器，使电压可以在一定范围内平滑可调。
关键词：开关电源；DC/DC变换；分压；可调；A/D转换
在现代工业中，不仅仪表的使用得到广泛应用，微电压采样监控也成为自动化控制中不可缺少的重要环节，那么如何得到一个毫伏级电压对仪表的表头进行整定，及模拟控制电路中的采样电压，对监控电路的灵敏进行测试，就是很有必要的。
一、总体思路
用电池产生一个直流电源通过MC34063升压至一个稳定值了，用一个固定电阻与一个精密电位器分压出一个毫伏级电压后送运算放大器进行放大后输出并由数字表进行显示，。实物如图1-1所示：
二、电源的产生
想要得到一个方便、实用的毫伏级电压发生器，首先要解决的是要有一个稳定的电压源，用四节五号电源能够得到一个相对稳定的电源，但是电池电压会随着使用次数的增加而慢慢降低，使得精确度不断发生变化，在这可以增加一个升压式开关电源，使得电池在万耗尽前都能保证提供一个稳定的电压，采用MC34063开关电源升压电路，MC34063是一种开关型高效DC/DC变换集成电路。内设置有大电流的电源开关，34063能够控制的开关电流达到1.5A；它的内部含有具有温度补偿的基准电压源、比较器、具有限电流电路的占空比可控的振荡器、驱动器和大电流输出开关管。参考电压源是温度补偿的带隙基准源，振荡器的振荡频率由3脚的外接定时电容决定；开关晶体管由比较器反向输入端与振荡器相连的逻辑控制线路置成ON，并由与振荡器输出同步的下一个脉冲设置成OFF。
MC34063芯片组成的升压电路原理图如图1-2所示，当芯片内的开关管（T1晶体管）导通时，电源经取样电阻R3、电感L1。芯片MC34063的1脚接二极管CR1后通过电容C3接地，2脚、4脚则直接接地；此时电感L1开始存储能量，而是由上述电路中的100uF的电容C3对负载提供能量。当T1开关管关断时，电源和电感同时给负载和100uF的电容C3提供能量。电感在释放能量期间，由于其两端的电动势极性与电源极性相同，相当于两个电源相串联，因而负载上得到的电压高于电源电压。开关管导通与关断的频率称为芯片的工作频率，只要芯片的频率相对负载的时间足够高，负载便可以获得连续的直流电压。LM358构成的比较器对输入电源电压进行比较，用来指示电池组电压低于3.5V时，指示灯不亮。
三、电源调节与驱动
利用电阻分压原理，从5V直流电源上分压出毫伏级电压，电路原理图如图1-3所示，R10（56K欧）与R11（1K欧）串联后在R11（1K欧）上并一个RP1（1K欧）的精密电位器，现实信号从0毫伏到44.2毫伏的可变电压，将得到微弱的信号送到运算放大器的正向比较端（5脚），把运算放大器正向放大电路，R9与R12为2K欧姆，运放的放大倍数为2倍，那么运放的输出（7脚）就可以得么一个0毫伏到88.4毫伏的可调电压，如果在R12的两端并上一个2K欧姆的，使运放的放大倍数提高到3，那么运放的输出（7脚）就可以得到一个0毫伏到132.6毫伏的可调电压。直流经电阻分压出来的毫伏电压经过放算放大器后不仅扩展了信号范围，还使驱动能大大的得到提高。
四、信号指示
指示部分采用ICL7107集成电路，ICL7107是目前广泛应用于数字测量系统，是一种集三位半转换器段驱动器位驱动器于一体的大规模集成电路，能够直接驱动共阳极数字显示器，够成数字电压表，此电路简洁完整，它采用的是双积分原理完成A/D转换，全部转换电路用CMOS大规模集成电路设计。芯片第一脚是供电，正确电压时DC5V，刚好满足MC34063升压后的电压值。同时ICL7107芯片数字电压表具有以下九大特点： 1.显示数据直观，度数准确。 2.准确度高。 3.分辨率高。 4.测量范围宽。 5.扩展能力强。 6.测量速率高。 7.输入阻抗高。 8.集成度高，微功耗。
ICL7107数字电压表的设计电路如图1-4（附后）所示，芯片内部主要包括8个单元：（1）时钟振荡器，（2）频分器；（3）计数器；（4）锁存器； （5）译码器；（6）异或门相应为驱动器；（7）控制逻辑；（8）LCD显示器。时钟振荡器由ICL7106内部相反器F1、F2以及外部阻容元件R4、C1组成。若取R4为100千欧，C1为101，则测量速率约为2.5次每秒。
我们要产生的电压范围是0-135mV，可以把ICL7107设计成0-199.9mV档，所以芯片27，28，29引脚的元件数值，它们是0.22皮法、47K、0.47皮法阻容网络，这三个元件属于芯片工作的积分网络，不能使用磁片电容。芯片的33和34脚接的0.1皮法电容也不能使用磁片电容。芯片第一脚是供电，正确电压是DS5V。第36脚是基准电压，正确数值是100mV，第26引脚是负电源引脚，正确电压数值是 负的，在-3V至-5V都认为正常，但是不能是正电压，也不能是零电压。芯片第31引脚是信号输入引脚，可以输入正、负199.9mV的电压，在一开始，可以把它接地，造成"0"信号输入，以方便测试。芯片的电源地是21脚，模拟地是32脚，信号地是30脚，基准地是35脚，通常使用情况下，这4个引脚都接地。负电压产生电路：负电压电源可以从电路外部直接使用7905等芯片来提供，但是这要求供电需要正负电源，通常采用简单方法，利用一个+5V供电就可以解决问题。比较常用的方法是利用ICL7660或者是NE555等点录来得到。这样需要增加硬件成本。我们用一只NPN三极管，两只电阻，一个电感来进行信号放大，把芯片38脚的真当信号串接一个47K电阻连接到三极管"B"极，在三极管"C"极串接一个电阻（为了保护）和一个电感（提高交流放大倍数），在正常工作时，三极管的"C"极电压为2.4V到2.8V为最好。这样，在三极管的 "C"极有放大的交流信号，把这个信号通过2只4u7电容和2支1N4148二极管。构成倍压整流电路，可以得到负电压供给ICL7107的26脚使用。这个电压，最好是在-3.2V到-4.2V之间。
如果上面的所有连接和电压数值都是正常的，也没有"短路"或者"开路"故障，那么，电路就应该可以正常工作了。利用一个电位器和指针万用表的电阻X1挡，我们可以分别调整出50mV、100mV、190mV三种电压来，把它们依次输入到ICL7107的第31脚，数码管应该对应50.0、1000.0、190.0的数值，允许有2- 3个字的误差。如果差别太大，可以微调一下VR1来改变36脚的电压。 a5～g5、a6～g6、a6～g6、bc8分别为个位、十位、百位、千位的笔段驱动端，接至LCD的相应笔段电极。千位b、c段在LCD内部连通。当计数值N>1999时显示器溢出，仅千位显示"1"，其余位消隐，以此表示仪表超量程（过载溢出）。POL为负极性指示的驱动端。BP为LCD背面公共电极的驱动端，简称"背电极"。
五、结语
此发生器在我台对电流表的整定与校准中得到应用，很好的解决了不开设备（600KW）的情况下，对表头的校准，既节约了能源，又具备安全简单的操作步骤。
参考文献：
[1]王松武. 电子创新设计与实践[M].北京：国防工业出版社，2005.
关键词：开关电源；DC/DC变换；分压；可调；A/D转换
在现代工业中，不仅仪表的使用得到广泛应用，微电压采样监控也成为自动化控制中不可缺少的重要环节，那么如何得到一个毫伏级电压对仪表的表头进行整定，及模拟控制电路中的采样电压，对监控电路的灵敏进行测试，就是很有必要的。
一、总体思路
用电池产生一个直流电源通过MC34063升压至一个稳定值了，用一个固定电阻与一个精密电位器分压出一个毫伏级电压后送运算放大器进行放大后输出并由数字表进行显示，。实物如图1-1所示：
二、电源的产生
想要得到一个方便、实用的毫伏级电压发生器，首先要解决的是要有一个稳定的电压源，用四节五号电源能够得到一个相对稳定的电源，但是电池电压会随着使用次数的增加而慢慢降低，使得精确度不断发生变化，在这可以增加一个升压式开关电源，使得电池在万耗尽前都能保证提供一个稳定的电压，采用MC34063开关电源升压电路，MC34063是一种开关型高效DC/DC变换集成电路。内设置有大电流的电源开关，34063能够控制的开关电流达到1.5A；它的内部含有具有温度补偿的基准电压源、比较器、具有限电流电路的占空比可控的振荡器、驱动器和大电流输出开关管。参考电压源是温度补偿的带隙基准源，振荡器的振荡频率由3脚的外接定时电容决定；开关晶体管由比较器反向输入端与振荡器相连的逻辑控制线路置成ON，并由与振荡器输出同步的下一个脉冲设置成OFF。
MC34063芯片组成的升压电路原理图如图1-2所示，当芯片内的开关管（T1晶体管）导通时，电源经取样电阻R3、电感L1。芯片MC34063的1脚接二极管CR1后通过电容C3接地，2脚、4脚则直接接地；此时电感L1开始存储能量，而是由上述电路中的100uF的电容C3对负载提供能量。当T1开关管关断时，电源和电感同时给负载和100uF的电容C3提供能量。电感在释放能量期间，由于其两端的电动势极性与电源极性相同，相当于两个电源相串联，因而负载上得到的电压高于电源电压。开关管导通与关断的频率称为芯片的工作频率，只要芯片的频率相对负载的时间足够高，负载便可以获得连续的直流电压。LM358构成的比较器对输入电源电压进行比较，用来指示电池组电压低于3.5V时，指示灯不亮。
三、电源调节与驱动
利用电阻分压原理，从5V直流电源上分压出毫伏级电压，电路原理图如图1-3所示，R10（56K欧）与R11（1K欧）串联后在R11（1K欧）上并一个RP1（1K欧）的精密电位器，现实信号从0毫伏到44.2毫伏的可变电压，将得到微弱的信号送到运算放大器的正向比较端（5脚），把运算放大器正向放大电路，R9与R12为2K欧姆，运放的放大倍数为2倍，那么运放的输出（7脚）就可以得么一个0毫伏到88.4毫伏的可调电压，如果在R12的两端并上一个2K欧姆的，使运放的放大倍数提高到3，那么运放的输出（7脚）就可以得到一个0毫伏到132.6毫伏的可调电压。直流经电阻分压出来的毫伏电压经过放算放大器后不仅扩展了信号范围，还使驱动能大大的得到提高。
四、信号指示
指示部分采用ICL7107集成电路，ICL7107是目前广泛应用于数字测量系统，是一种集三位半转换器段驱动器位驱动器于一体的大规模集成电路，能够直接驱动共阳极数字显示器，够成数字电压表，此电路简洁完整，它采用的是双积分原理完成A/D转换，全部转换电路用CMOS大规模集成电路设计。芯片第一脚是供电，正确电压时DC5V，刚好满足MC34063升压后的电压值。同时ICL7107芯片数字电压表具有以下九大特点： 1.显示数据直观，度数准确。 2.准确度高。 3.分辨率高。 4.测量范围宽。 5.扩展能力强。 6.测量速率高。 7.输入阻抗高。 8.集成度高，微功耗。
ICL7107数字电压表的设计电路如图1-4（附后）所示，芯片内部主要包括8个单元：（1）时钟振荡器，（2）频分器；（3）计数器；（4）锁存器； （5）译码器；（6）异或门相应为驱动器；（7）控制逻辑；（8）LCD显示器。时钟振荡器由ICL7106内部相反器F1、F2以及外部阻容元件R4、C1组成。若取R4为100千欧，C1为101，则测量速率约为2.5次每秒。
我们要产生的电压范围是0-135mV，可以把ICL7107设计成0-199.9mV档，所以芯片27，28，29引脚的元件数值，它们是0.22皮法、47K、0.47皮法阻容网络，这三个元件属于芯片工作的积分网络，不能使用磁片电容。芯片的33和34脚接的0.1皮法电容也不能使用磁片电容。芯片第一脚是供电，正确电压是DS5V。第36脚是基准电压，正确数值是100mV，第26引脚是负电源引脚，正确电压数值是 负的，在-3V至-5V都认为正常，但是不能是正电压，也不能是零电压。芯片第31引脚是信号输入引脚，可以输入正、负199.9mV的电压，在一开始，可以把它接地，造成"0"信号输入，以方便测试。芯片的电源地是21脚，模拟地是32脚，信号地是30脚，基准地是35脚，通常使用情况下，这4个引脚都接地。负电压产生电路：负电压电源可以从电路外部直接使用7905等芯片来提供，但是这要求供电需要正负电源，通常采用简单方法，利用一个+5V供电就可以解决问题。比较常用的方法是利用ICL7660或者是NE555等点录来得到。这样需要增加硬件成本。我们用一只NPN三极管，两只电阻，一个电感来进行信号放大，把芯片38脚的真当信号串接一个47K电阻连接到三极管"B"极，在三极管"C"极串接一个电阻（为了保护）和一个电感（提高交流放大倍数），在正常工作时，三极管的"C"极电压为2.4V到2.8V为最好。这样，在三极管的 "C"极有放大的交流信号，把这个信号通过2只4u7电容和2支1N4148二极管。构成倍压整流电路，可以得到负电压供给ICL7107的26脚使用。这个电压，最好是在-3.2V到-4.2V之间。
如果上面的所有连接和电压数值都是正常的，也没有"短路"或者"开路"故障，那么，电路就应该可以正常工作了。利用一个电位器和指针万用表的电阻X1挡，我们可以分别调整出50mV、100mV、190mV三种电压来，把它们依次输入到ICL7107的第31脚，数码管应该对应50.0、1000.0、190.0的数值，允许有2- 3个字的误差。如果差别太大，可以微调一下VR1来改变36脚的电压。 a5～g5、a6～g6、a6～g6、bc8分别为个位、十位、百位、千位的笔段驱动端，接至LCD的相应笔段电极。千位b、c段在LCD内部连通。当计数值N>1999时显示器溢出，仅千位显示"1"，其余位消隐，以此表示仪表超量程（过载溢出）。POL为负极性指示的驱动端。BP为LCD背面公共电极的驱动端，简称"背电极"。
五、结语
此发生器在我台对电流表的整定与校准中得到应用，很好的解决了不开设备（600KW）的情况下，对表头的校准，既节约了能源，又具备安全简单的操作步骤。
参考文献：
[1]王松武. 电子创新设计与实践[M].北京：国防工业出版社，2005.