CPLD为核心的数字电压表设计：高精度与自动量程转换

"一种以CPLD为核心处理电路的数字电压表设计" 本文介绍了一种以CPLD（复杂可编程逻辑器件）为核心的数字电压表设计，该设计利用CPLD的强大逻辑处理能力，配合单片机进行控制，提高了电压表的抗干扰能力和分辨率。数字电压表的一个关键特性是其能自动切换量程，从而提升了测量的精确度和适应性。 在方案论证与比较阶段，文章提出了两种设计方案。第一种方案是使用J-K触发器构建二进制异步加法计数器，但这种方法会因为触发器数量多而占用较大空间，且容易受到干扰。相比之下，第二种方案采用了CPLD，它将16位J-K触发器和控制电路集成在一起，不仅能减少外界干扰，还能节省空间并提高响应速度，因此被选为最终设计方案。 在系统设计部分，硬件部分的详细设计包括： 1. 滤波电路：采用压控二阶低通滤波器，由运算放大器OP07和电容电阻网络组成，设计中通过调整参数实现了10Hz的截止频率，以过滤掉高频噪声。 2. 测量放大器：使用了AD620仪表放大器，通过8选1模拟开关CD4051选择不同的增益值，适应不同量程的电压测量，确保了从0.1mV到2V的宽范围测量。 3. 双积分转换电路：由积分器和检零比较器组成，积分器对输入电压和基准电压进行积分，检零比较器用于判断积分结束，CPLD在此环节中起到了控制计数器的作用，记录积分过程的时间，从而转化为电压值。 CPLD器件EPM7128在系统中的角色至关重要，它不仅提供了门控开关、计数器、数据寄存器和辅助触发器等功能，还内置了存储器，无需额外的外部组件。这种集成化的设计使得整个系统更加紧凑，减少了外部干扰的可能性，提高了系统的稳定性和精度。 这种基于CPLD的数字电压表设计优化了传统的电压表结构，通过CPLD的高度可编程性实现了复杂的逻辑控制，提升了电压测量的性能，特别是在抗干扰和分辨率方面表现出色。同时，通过自动量程转换，确保了在不同电压范围内的准确测量，是现代电子测量领域的一个创新应用。