專利名稱：功能轉換模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型提供一種電子元件，即一種功能轉換模塊。
目前，同類電子元件功能較單一，結構較復雜，市場上急需一種結構簡單，功能較多，而功耗較低的電子元件。
本實用新型的目的是研制一種結構簡單，功能較多，功耗低，能在低電源電壓下保證良好性能的電子元件。
上述目的是由以下技術方案實現(xiàn)的模塊內部由三個CMOS反相器F1、F2、F3，一個CMOS觸發(fā)器FF和一個可調基準電壓源E組成，反相器F1和F2串聯(lián)引出三個時鐘端CPI、
、CPO，時鐘輸出端CPO與觸發(fā)器FF的時鐘輸入端CP在內部連接；觸發(fā)器FF由D觸發(fā)器連接而成，S接VDD、D接Q，只引出復位端R和一個輸出端Q；反相器F3的輸入端和輸出端單獨引出；可調基準電壓源E的輸入、輸出端，調整端單獨引出，而地端則與CMOS電路的VSS端在內部連接并引出模塊的VSS端。
將兩級串聯(lián)的反相器F1、F2的輸入端CP1偏置于1/2VDD，使其連接成緩沖放大器；在觸發(fā)器的R、Q間接RC積分器，Q與FIN短接，使FF和F3共同組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，在CP1輸入未知頻率信號，經(jīng)F1、F2放大整形觸發(fā)FF的CP端，由FF和F3組成單穩(wěn)觸發(fā)器進行f/v轉換，則組成可測定2.5MNz頻率的模擬頻率計電路。
將兩級串聯(lián)的反相器F1、F2輸入端CP1偏置于1/2VDD，使其連接成緩沖放大器，觸發(fā)器FF的R端接V組成T型觸發(fā)器；在Q與F間接入RC微分器，使F3與RC微分器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，在CPl輸入未知頻率信號經(jīng)F1和F2兩級緩沖放大，觸發(fā)FF組成的T型觸發(fā)器對信號二分頻，在
輸出占空比為50％的方波，由
輸出方波觸發(fā)F3和RC積分器組成的單穩(wěn)觸發(fā)器進行f/v轉換，則組成可測量5MNz頻率的模擬頻率計電路。
將兩級串聯(lián)的反相器F1、F2的三個時鐘端接入RC網(wǎng)絡，組成時鐘振蕩器，或者在CPl端輸入來自A/D轉換器BP端的外部時鐘信號；將FF的R端接VDD組成T型觸發(fā)器，對來自時鐘輸出端CPO的時鐘脈沖整形，從
端輸出方波；在Q與FIN間接入待測電容CX和充電電阻RT，使F3與CX、RT組成微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進行C/V轉換，則組成了自動調零的電容測量電路。
將兩級串聯(lián)的反相器F1、F2的三個時鐘端接入RC網(wǎng)絡組成2KNz時鐘振蕩器，觸發(fā)器FF的R端VDD組成T型觸發(fā)器對時鐘振蕩器的輸出信號二分頻，在Q端或
端輸出占空比固定為50％，頻率等于1KNz的方波，可調基準電壓源E的輸出端EO與VDD短接，調整ADJ電位，向VDD提供穩(wěn)定電壓，則組成示波器標準信號源。
觸發(fā)器可使用貼片式高速CMOS雙D觸發(fā)器74HCO74中的一個觸發(fā)器；可調基準電壓源E使用最小輸出電壓為1.25V的微功能耗可調穩(wěn)壓器，可使用分流式可調穩(wěn)壓器LM385Z，亦可使用CMOS串聯(lián)式可調穩(wěn)壓器MAX663。
采用上述三片集成電路組裝的模塊，芯片利用率只有50％，未使用的CMOS單元的輸入端全部接VDD或Vss。芯片引出14支引腳，使用標準14腳集成電路插座。模塊內部電路亦可使用現(xiàn)有集成工藝集成在一塊線路板上，制成DIP-14軟封裝集成電路，可提高芯片利用率并可縮小體積，降低成本。
該電子元件結構簡單，功能較多，并且有微耗特性，兩個串聯(lián)的反相器F1、F2可對輸入信號放大，整形還可以使用引出的三個時鐘端外接RC網(wǎng)絡組成時鐘振蕩器；觸發(fā)器FF可組成單穩(wěn)觸發(fā)器或T型觸發(fā)器，前者可組成f/v轉換器，后者可對輸入信號二分頻，保證占空比為50％，用于整形；反相F3因有單獨引出腳，可將I、Q短接組成FF的緩沖輸出級，還可做為比較器與RC微分器組成微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，用于f/v轉換和C/V轉換；可調基準電源可為內部電路提供穩(wěn)壓。這種元件可用于數(shù)字萬用表及指針式萬用表中增加頻率測量、電容測量、占空比測量、轉速測量、邏輯電平檢測等，在指針式萬用表中使用該模塊，除完成上述功能外，還可增加周期電感及電解電容測量功能，該模塊還可在其它儀器及電路中使用，如組成示波器校準信號源，組成帶輸出頻率指示的可調信號發(fā)生器，微功耗定時器等。
以下結合附圖介紹幾種使用方法

圖1是本模塊的基本結構圖。
圖2是模塊的單穩(wěn)態(tài)連接方式圖。
圖3是模塊的T型觸發(fā)器連接圖。
圖4是模塊組成頻率計的電路圖。
圖5是模塊組成電容測量計的電路圖。
圖6是模塊組成示波器校準信號源電路圖。
圖7是本模塊在數(shù)字萬用表中使用的原理圖。
由圖1可見，本模塊是由兩個串聯(lián)的反相器F1、F2，觸發(fā)器FF，反相器F3和一個可調電壓源E組成，模塊周圍有14支引腳，1腳為時鐘輸入端CP1，2腳為時鐘輸出端CPO，3腳為時鐘輸出端CPO，4腳為FF的復位端R，5腳為FF的Q端，6腳為F3的輸入端FIN，7腳為F3輸出端Q，8腳電源負端VSS，9腳基準電壓源調整端ADJ，10腳基準電壓源輸出端Eo，11、12、13空腳，14腳為電源正端VDD。
圖2所示是模塊的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器連接方式。
圖3所示是模塊的T型觸發(fā)器連接方式。
如圖4所示用R4、R5將F1輸入端偏置在1/2VDD，觸發(fā)器FF的
R間接入RT、CT組成積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，F(xiàn)IN、
短接用F3組成反相輸出級。待測信號從CPI輸入，經(jīng)F1、F2緩沖放大，觸發(fā)FF的CP端，F(xiàn)F、RT、CT、F3共同組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器完成f/v轉換，在F輸出端Q產(chǎn)生頻率與fx相同而寬度固定的窄脈沖，經(jīng)R6、C2濾波形取出直流電壓VO送至A/D轉換器IN+端，或50uA～20OuA電流表，則組成模擬頻率計電路，可測量10H～2MHz頻率，用于
位數(shù)字表中非線性誤差為+1個字，消耗電流600uA，輸入信號幅度大于100mv即能準確計數(shù)，改變RT阻值可變換量程。圖中V+接電池正端，在數(shù)字表中VSS接電池負端。
如圖5所示，在串聯(lián)的反相器F1、F2的時鐘端接入R8、C4組成時鐘振蕩器，其輸出直接觸發(fā)FF的CP端，觸發(fā)器FF的R端接VDD組成T型觸發(fā)器，Q輸出方波驅動F3、RT和待測電容組成的微分單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，完成C/V轉換，在Q端輸出頻率固定，寬度隨待測電容Cx變化的窄脈沖，經(jīng)R6、C2濾波后輸出直流電壓Vo送到A/D轉換器或電流表顯示，則組成自動調零的電容測量電路，用恒流源取代充電電阻RT可使非線性誤差小于0.3％，圖中Co為補償電容，使Cx小于20PF時有正確讀數(shù)并保證Cx等于零時顯示數(shù)字剛好消失，批量組裝可使用固定值電容器，圖中V+接電池正端，在數(shù)字表中VSS接COM端，指針表中VSS接電池負端。
如圖6所示，兩級串聯(lián)反相器F1、F2、R8、C4組成2KHz時鐘振蕩器輸出在內部觸發(fā)FF的CP端，觸發(fā)器FF的R端接VDD組成T型觸發(fā)器，時鐘信號經(jīng)FF二分頻在Q端輸出占空比為50％，頻率等于1KHz的方波，經(jīng)R6、R7分壓取出幅度為1V的1KHz方波，內部基準源的輸出端EO與VDD短接，ADJ與VSS短接，經(jīng)限流電阻R1向VDD端提供1.2穩(wěn)壓，本電路可組成示波器內附屬的校準源，由機內+12V電源經(jīng)50K限流電阻向模塊供電，也可以組成由1.5V電池經(jīng)2K限流電阻供電的機外型校準信號發(fā)生器，消耗電流為200uA。
圖7介紹了本模塊與ICL7129連接使用增加f、c測量功能的連接方法，圖中轉換開關K在f位置時組成頻率計。待測信號經(jīng)R9、C4、C3輸入到模塊1腳即CPi端，經(jīng)F1、F2緩沖放大，觸發(fā)FF組成的T觸發(fā)器對信號二分頻，
輸出占空比為50％的方波，用
輸出方波驅動F3、RT、CT、Co組成的微分型單穩(wěn)觸發(fā)器完成f/v轉換，由7腳即Q端輸出頻率等于1/2fx，寬度固定的窄脈沖，經(jīng)R6、C2濾波送入A/D轉換器ICL7129的IN+端，由ICL7129組成的200mv電壓表直接顯示待測頻率fx，非線性誤差為+1字，消耗電流小于600uA。改變RT或CT值可改變量程。圖中K在“C”位置時組成自動調零的電容表，A/D轉換器BP端輸出脈沖經(jīng)R10、C5進入1腳經(jīng)F1、F2緩沖，F(xiàn)F整形驅動F3、RT、Co和待測電容Cx組成的微分型單穩(wěn)觸發(fā)器完成C/V轉換，在7腳即Q端輸出頻率固定，寬度隨Cx變化的窄脈沖，經(jīng)R6、C2濾波送入A/D轉換器IN+端，由ICL1729組成的200mv電壓表顯示的電壓值即代表待測電容Cx的容量。使用恒流源代替RT對Cx恒流充電可使非線性誤差小于O.3％。Co為補償電容，使Cx小于20PF時有正確讀數(shù)，改變RT值可改變量程。
該電路中模塊只增加靜態(tài)功耗5.4mw，改變電路設計可使功耗降至1mw以下，該模塊用于
位數(shù)字表中增加f、C測量功能可使儀表功耗小于16mw，而現(xiàn)在生產(chǎn)的DT930F、DT1000等功耗高達4Omw。使用一塊本模塊即可完成DT930F、DT980、DT1000等
數(shù)字表中5塊集成電路完成的功能，f、c功能所用元件總數(shù)減少一倍。
權利要求1.一種功能轉換模塊，其特征在于模塊內部由三個CMOS反相器F1、F2、F3，一個CMOS觸發(fā)器FF和一個可調基準電壓源E組成，反相器F1和F2串聯(lián)引出三個時鐘端CPI、
、CPO，時鐘輸出端CPO與觸發(fā)器FF的時鐘輸入端CP在內部連接；觸發(fā)器FF由D觸發(fā)器連接而成，S接VDD、D接Q，只引出復位端R和一個輸出端Q；反相器F3的輸入端和輸出端獨立引出；可調基準電壓源E的輸入、輸出端、調整端單獨引出，而地端則與CMOS電路的VSS端在內部連接并引出模塊的VSS端。
2.根據(jù)權利要求1所述的功能轉換模塊，其特征在于將兩級串聯(lián)的反相器F1、F2的輸入端CPI偏置于1/2VDD，使其連接成緩沖放大器；在觸發(fā)器的R、
間接RC積分器，
與FIN短接，使FF和F3共同組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，在CPI輸入未知頻率信號，經(jīng)F1、F2放大整形觸發(fā)FF的CP端，由FF和F3組成單穩(wěn)觸發(fā)器進行f/v轉換，則組成可測定2.5MHz頻率的模擬頻率計電路。
3.根據(jù)權利要求1所述的功能轉換模塊，其特征在于將兩級串聯(lián)的反相器F1、F2輸入端CPI偏置于1/2VDD，使其連接成緩沖放大器，觸發(fā)器FF的R端接V組成T型觸發(fā)器；在Q與F間接入RC微分器，使F3與RC微分器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，在CPI輸入未知頻率信號經(jīng)F1和F2兩級緩沖放大，觸發(fā)FF組成的T型觸發(fā)器對信號二分頻，在
輸出占空比為50％的方波，由Q輸出方波觸發(fā)F3和RC積分器組成的單穩(wěn)觸發(fā)器進行f/v轉換，則組成可測量5MNz頻率的模擬頻率計電路。
4.根據(jù)權利要求1所述的功能轉換模塊，共特征在于將兩級串聯(lián)的反相器F1、F2的三個時鐘端接入RC網(wǎng)絡，組成時鐘振蕩器，或者在CPI端輸入來自A/D轉換器BP端的外部時鐘信號；將FF的R端接VDD組成T型觸發(fā)器，對來自時鐘輸出端CPO的時鐘脈沖整形，從Q端輸出方波；在Q與FIN間接入待測電容CX和充電電阻RT，使F3與CX、RT組成微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進行C/V轉換，則組成了自動調零的電容測量電路。
5.根據(jù)權利要求1所述的功能轉換模塊，其特征在于將兩級串聯(lián)的反相器F1、R2的三個時鐘端接入RC網(wǎng)絡組成2KHz時鐘振蕩器，觸發(fā)器FF的R端VDD組成T型觸發(fā)器對時鐘振蕩器的輸出信號二分頻，在Q端或Q端輸出占空比固定為50％，頻率等于1KHz的方波，可調基準電壓源E的輸出端EO與VDD短接，調整ADJ電位，向VDD提供穩(wěn)定電壓，則組成示波器標準信號源。
專利摘要本實用新型是一種電子元件，即功能轉換模塊，由三個高速CMOS反相器F
文檔編號H03B21/00GK2262309SQ9620581
公開日1997年9月10日 申請日期1996年3月13日 優(yōu)先權日1996年3月13日
發(fā)明者李澤臣 申請人:李澤臣