GPT-4o给出的设计方案：

一、设计方案

在不采用专用 A/D 转换器芯片的前提下，采用集成电路，如 ICL7107 实现直流数字电压表设计，该芯片内部集成了模/数转换功能，可简化设计。

二、简单论证

ICL7107 是一种专用型号的IC，集成了高精度和高分辨率 (2000 counts) 的 ANSI 标准 DVM 使用的模/数转换器，与 LED 显示驱动器及电压基准。它不需要额外的 A/D 转换器，因此可满足题目要求。为了满足输入阻抗及抗干扰要求，还需设计输入缓冲放大器和滤波电路。

三、重要的指标和理论分析

1. 量程与分辨率

   • 最高量程：2V，分辨率：1mV (2V档)
   • 分辨率等于量程除以显示范围（2000 counts）： 2V / 2000 = 1mV

2. 测量误差

   • 小于等于 ±0.5% ± 5 个字。
   • 误差由电路设计及IC精度决定。

3. 采样速率

   • 不小于 2 次/秒。
   • 采用合适的时钟频率控制 ICL7107 采样速率。

四、重要电路原理图设计要点

1. 输入缓冲电路

   • 高输入阻抗运算放大器（如TL081）进行信号缓冲，以满足>1MΩ 的输入阻抗要求。

2. 滤波电路

   • 使用低通滤波器滤除高频干扰，提升抗干扰能力。

3. ICL7107 接口设计

   • 电压基准和显示驱动电路连接，配置合适的电阻和电容参数以确保ICL7107准确工作。

五、核心器件设计要点

1. ICL7107

   • 单电源工作 (5V)，直接驱动 LED 显示
   • 内含双斜率模/数转换器

2. 运算放大器 TL081

   • 高输入阻抗，低功耗单电源运算放大器
   • 工作电压范围宽

3. 显示驱动

   • 直接接到 ICL7107 的 LED 显示引脚

设计总结

本设计利用 ICL7107 作为核心，通过简单外围电路实现高精度、高分辨率的直流数字电压测试。设计中包含输入缓冲电路、滤波电路等，以确保高输入阻抗和抗干扰能力。通过精准配置元件实现了误差低、采样速度高的需求。

本题考察的主要知识点：

本题考察了设计积分式直流数字电压表的综合能力，涵盖模拟信号处理、模数转换以及电路设计等多个方面的知识。核心考点包括高阻抗输入缓冲电路的设计、高效滤波器的设计以减少高频干扰、以及利用内部集成A/D转换功能的ICL7107进行电压测量和驱动数字显示器。考生需理解电压表的精度、量程、分辨率等重要指标，并能有效实现电路以满足这些技术参数要求。此外，还需要考虑抗干扰能力和系统误差控制，实现高测量精度。