ICL71077106中文資料

1、ICL7106和ICL7107是高性能、低功耗的3位半A/D轉(zhuǎn)換器，包含七段譯碼器、顯示驅(qū)動器、參考源和時鐘系統(tǒng)。ICL7106含有一背電極驅(qū)動線，適用于液晶顯示（LCD）；ICL7107可直接驅(qū)動發(fā)光二極管（LED）管腳排列主要特點(diǎn)保證零電平輸入時，各量程的讀值均為零 1pA典型輸入電流真正的差動輸入和差動參考源，直接LCD顯示驅(qū)動（IC7106）和LED顯示驅(qū)動（IC7107）低噪聲（小于15Vp-p）芯片集成基準(zhǔn)時鐘低功耗-典型值小于10mW無需外接有源電路極限參數(shù)（最大額定值）除非特別說明，Tamb=25參數(shù)符號范圍單位電源電壓ICL7106V+V-15VICL7107V+GND6IC

2、L7107V-GND-9模擬輸入電壓（任一輸入注1）V+V-參考源輸入（任一輸入）V+V-時鐘輸入ICL7106TestV+ICL7107TestGND工作溫度Topr0+70貯存溫度Tstg-65+150熱阻（典型值注2）JA50/W最大結(jié)溫150注1：輸入電壓允許超過電源電壓，但輸入電流必須限制在±100A注2：電路安裝在實(shí)驗(yàn)板上，在自由流通空氣中測試JA電氣參數(shù)（除非特別說明，ICL7106和ICL7107均在環(huán)境溫度Tamb=25，時鐘頻率Fclock=48Khz條件下測試。ICL7107的測試圖見圖2，所有元件管腳均焊接在PCB上）參數(shù)測試條件最小值典型值最大值單位系統(tǒng)性能

3、指標(biāo)零輸入讀值VIN，滿量程=200mV±數(shù)字讀數(shù)比例值讀數(shù)VIN=VREF，VREF=100mV999999/10001000數(shù)字讀數(shù)極性轉(zhuǎn)換誤差-VIN=+VIN200mV，當(dāng)輸入分別為兩個極性相反、數(shù)值相等且接近滿量程的電壓時讀數(shù)值的差異-±±1字線性度滿量程=200mV或2V，最直線間的最大偏差（注3）-±±1字共模抑制比VCM=1V，VIN=1V，滿量程=200mV-50-V/V噪聲VIN=0V，滿量程=200mV（峰-峰間數(shù)值，不超過95%的時間）-15-V輸入端漏電流VIN=0（注3）110pA零讀值漂移VIN=0，0至70（注3

4、）-1V/量程溫度系數(shù)VIN=199mV，0至70（外部參考源0ppm/）（注3）-15ppm/正電源端電流VIN=0（不包括7107的LED輸出電流）-mA負(fù)電源端電流僅指ICL7107-mA公共端模擬公共電壓公共端與正電源間接25K電阻（相對于正電源）V模擬公共端溫度系數(shù)公共端與正電源間接25K電阻（相對于正電源）-80-ppm/顯示驅(qū)動部分（僅指7106）字符段驅(qū)動電壓峰峰值，背極驅(qū)動電壓峰峰值V+至V-=9V（注4）46V顯示驅(qū)動部分（僅指7107）字符段陷電流（19、20腳除外）V+=5V，字符段電壓=3V58-mA19腳陷電流1016-mA20腳陷電流47-mA注3：設(shè)計保證，不作

5、批生產(chǎn)測試注4：背電極驅(qū)動信號相位與不顯示的字符段一致，與要顯示的字符段成180°的相位，頻率為20倍的轉(zhuǎn)換頻率，平均直流電壓小于50mV應(yīng)用參數(shù)選用參考振蕩器頻率fOSC=；COSC>50pF；ROSC>50k；fOSC=48kHz（典型值）震蕩周期tOSC積分時鐘頻率Fclock=fOSC/4積分周期tINT=1000×（4/fOSC)60/50Hz工頻抑制原則tINT/t60Hz或tINT/t50Hz=整數(shù)最佳積分電流IINT=4A滿量程模擬輸入電壓VINFS（典型值）=200mV或2V積分電阻RINT=VINFS/IINT積分電容CINT=（tINT）（

6、IINT）/（VINT）積分器輸出電壓擺幅VINT=（tINT）（IINT）/（CINT）積分電壓VINT最大擺幅（V-）<VINT<（V+），VINT典型值=2V顯示數(shù)字顯示字=1000×（Vin/VREF）轉(zhuǎn)換周期tCYC=tCLOCK×4000；tCYC=tOSC×16000；當(dāng)fOSC=48kHz，tCYC=333ms共模輸入電壓（V-+1V）<VIN<（V+-1V）自動校零電容F<CAZ<1F參考電容F<CREF<1F公共端電壓VCOM偏置于Vi和V-之間VCOMV+V+與V-間的電壓差小于時，失去穩(wěn)壓功能

7、；若VCOM被拉低至低于V+至V-間的一半，則VCOM電路關(guān)閉ICL7106的供電：單電源9VV+與V-之差為9V，部分的供電由內(nèi)部產(chǎn)生，VGNDV+ICL7106顯示：LCD類型：由數(shù)字邏輯部分的電壓擺動直接驅(qū)動ICL7107的供電：雙電源±V+與GND之間為+5V；V與GND之間為-5V；數(shù)字邏輯電路和LED的驅(qū)動電壓為V+與GND之間的電壓ICL7107顯示：LED類型：未編碼的共陽LED數(shù)碼管功能說明1.模擬部分圖3表示ICL7106和ICL7107的模擬部分。每個測量周期分為三個階段，它們分別是1）自動校零階段（AZ）2）信號積分階段（INT）3）反向積分階段（DE）2.自

8、動校零階段在自動校零階段做三件事。內(nèi)部高端輸入和低端輸入與外部管腳脫開，在內(nèi)部與模擬公共管腳短接。參考電容充電到參考電壓值。圍繞整個系統(tǒng)形成一個閉合回路，對自動校零電容CAZ充電，補(bǔ)償緩沖放大器、積分器和比較器的失調(diào)電壓。由于比較器包含在回路中，因此自動校零的精度僅受限于系統(tǒng)噪聲。任何情況下，折合到輸入端的失調(diào)電壓小于10V。3.信號積分階段在信號積分階段，自動校零回路斷開，內(nèi)部斷接點(diǎn)也脫開，內(nèi)部高端輸入和低端輸入于外部管腳連接。轉(zhuǎn)換器將IN HI和IN LO之間輸入的差動輸入電壓進(jìn)行一固定時間的積分，此差動輸入電壓可以在一個很寬的固定范圍內(nèi)：與正負(fù)電源的各為1V之內(nèi)。另一方面，若該輸入信號相

9、對于轉(zhuǎn)換器的電源電壓沒有回轉(zhuǎn)，可將IN LO連接到模擬公共端上，以建立正確的共模電壓。在此積分階段的最后，積分信號的極性也已經(jīng)確定了。4.反向積分階段最后一個階段是反向積分階段。低端輸入在芯片內(nèi)部連接到公共輸入端，高端輸入通過先前已充電的參考電容進(jìn)行連接，內(nèi)部電路能使電容的極性正確地連接以確保積分器的輸入能回零。積分器的輸出回零的時間正比于輸入信號的大小。對應(yīng)的數(shù)字輸出為：顯示值=1000×（VIN/VREF）。5.差動輸入輸入端能承受輸入放大器允許的共模電壓范圍內(nèi)的差動電壓，即在比正電源低和比負(fù)電源高1V的范圍。在此范圍內(nèi)，電路有86dB的共模抑制比。然而必須注意的是積分器的輸出不

10、能進(jìn)入飽和區(qū)，一種最壞的情況可能是在輸入端有一接近滿量程的負(fù)向差動電壓，同時又有一個較大的共模正向電壓，負(fù)向的差動電壓使得積分器的輸出向正方向走，而此時積分器輸出的正向擺幅又被正向共模電壓所擠占；在這種嚴(yán)格的應(yīng)用條件下，可適當(dāng)?shù)臓奚恍┚龋瑢⒎e分器輸出電壓擺幅降低到低于所推薦的2V滿量程。積分器的輸出可在比正電源低或比負(fù)電源高的范圍內(nèi)擺動而不影響線性度。6.差動參考源參考電壓能夠在轉(zhuǎn)換器的電源電壓范圍內(nèi)的任意位置產(chǎn)生。共模誤差的主要來源是翻轉(zhuǎn)電壓，這是由于參考電容對其接點(diǎn)上的分布電容充電或放電而造成的。如果有一個較大的共模電壓，在正電壓輸入下進(jìn)行反向積分時，參考電容會得以充電（電壓增加）；反

11、之，在負(fù)電壓輸入下進(jìn)行反向積分時，參考電容會失去電荷。這種由于正負(fù)輸入電壓而在參考電容上造成的電壓差異會導(dǎo)致翻轉(zhuǎn)誤差。然而通過選擇參考電容，使得它比分布電容大許多，則最壞情況下的誤差可以控制在個顯示字之內(nèi)。（參見元件值選用表）7.模擬公共端此管腳主要是在為電池供電的應(yīng)用場合（ICL7106）或輸入信號相對于供電電源是浮動的系統(tǒng)中建立一個公共電壓而設(shè)置的。COMMON管腳設(shè)置的電壓比正電源約低，這樣的選擇能使電池電壓低至接近6V時仍能工作。然而，此模擬公共端有一些參考電壓的特征。只有當(dāng)總的供電電壓足夠高使得穩(wěn)壓管能工作時（>7V），此公共點(diǎn)的電壓才有較低的電壓系數(shù)（0.001%/V）和較低

12、的輸入阻抗（15），典型情況下溫度系數(shù)小于80ppm/。另外，片上參考源的一些不足也必須充分予以重視。在ICL7107中，由于驅(qū)動LED數(shù)碼管而導(dǎo)致的內(nèi)部發(fā)熱會使性能下降。由于塑封的熱阻比陶瓷的大，因此塑封電路比瓷封電路在這方面的性能要差，由于參考源的溫度系數(shù)、片上功耗和封裝的熱阻等原因，會使接近滿量程的噪聲從25VP-P上升到80VP-P。另外，高功耗（例如顯示值為1000，二十段顯示）與低功耗（例如顯示值為1111，八段顯示）使得線性度之差會達(dá)到一個字，甚至更多。參考源有正溫度系數(shù)的電路在量程溢出時會多出幾個字。這是因?yàn)橐绯鰰r三個低位數(shù)字均不顯示，而處于低功耗狀態(tài)。相似的，參考源為負(fù)溫度系

13、數(shù)的電路會在溢出和非溢出讀值之間來回交替變化。這是由于芯片不斷被加熱和冷卻的結(jié)果。所有這些問題在使用外部參考源時自然就解決了。ICL7106由于功耗很小，可以忽略，基本上沒有上述這些問題。在兩種電路的應(yīng)用中，都可以方便的加上外部參考源，見圖4.8.測試管腳TEST管腳提供兩個功能。在ICL7106電路中，它通過一500的電阻連接到內(nèi)部產(chǎn)生的數(shù)字部分電源。這樣，它能提供外部產(chǎn)生的LCD字符端驅(qū)動電路的負(fù)電源。這些LCD驅(qū)動器可用來驅(qū)動顯示小數(shù)點(diǎn)或其它用戶希望在LCD上顯示的圖形和字符。圖5和圖6表示了這樣的應(yīng)用，注意這時所加的負(fù)載電流不能超過1mA。第二個功能是“顯示測試”。當(dāng)TEST管腳置于高

14、電平時（接V+），所有的LCD驅(qū)動端都顯示，顯示為“1888”，在這種方式下，TEST管腳可陷入大約15mA的電流。注：在顯示測試方式下，所有的顯示端都有一固定的直流電壓（沒有方波），如果持續(xù)時間較長會損壞LCD。9.數(shù)字部分圖7和圖8分別畫出了ICL7106和ICL7107的數(shù)字部分框圖。在ICL7106中，有6V的穩(wěn)壓二極管和一個很大的P溝道場效應(yīng)管構(gòu)成的源極跟隨器形成了內(nèi)部數(shù)字地，這樣的電源連接方式在背極（BP）電壓以方波輸出時可吸納較大的容性電流。背極電壓的頻率為時鐘頻率除以800，在每次三秒讀數(shù)刷新速率時，它為60Hz的方波。標(biāo)稱電壓幅度為5V；LCD的端驅(qū)動電壓與此背極電壓同頻、同

15、幅，不顯示時為同相，顯示時為反向。在各種條件下，字符段兩端的平均直流電壓可以忽略。ICL7107的數(shù)字部分，除了去掉了穩(wěn)壓部分和背極驅(qū)動以及將字符驅(qū)動電流由2mA增加至8mA以滿足儀表上用的共陽LED數(shù)碼管的驅(qū)動要求外，其余與ICL7106是一樣的。由于千位的輸出（19腳）要驅(qū)動兩個LED段，它的驅(qū)動能力加大一倍，達(dá)到16mA。在這兩種器件中，有負(fù)電壓輸入時，極性符號會被顯示（點(diǎn)亮）。必要時若低端輸入（IN LO）和高端輸入（IN HI）反接，則該指示也會反過來。10.系統(tǒng)定時圖9畫出了ICL7106和ICL7107的時鐘連接方式，用戶可在這兩種基本連接方式中選擇一種使用。1）如圖9A中所示，

16、一外接振蕩器連接到40腳2）如圖9B中所示，用38、39、40三個管腳構(gòu)成R-C振蕩器該振蕩頻率被除以4，然后再進(jìn)入下一級計數(shù)器，以形成一個測量周期的三個階段。它們是信號積分階段（1000個計數(shù)值）、參考源反向積分階段（0至2000個計數(shù)值）和自動校零階段（1000至3000個計數(shù)值）。在輸入信號小于滿量程時，自動校零將參考源中未用足的部分進(jìn)行反積分。這樣，使得一個完整的測量過程為4000個計數(shù)值（16000個時鐘脈沖），而與輸入信號無關(guān)。需要每秒三次的讀數(shù)刷新速率時，可選用48KHz的振蕩頻率。為使電路對60KHz的工頻有最大的抑制能力，信號積分階段的時間應(yīng)為60KHz工頻的整數(shù)值，這樣可選

17、的振蕩頻率為240KHz、120KHz、80KHz、60KHz、48KHz、40KHz、33KHz等；同樣地，為了對50KHz工頻有最好的抑制能力，可選的振蕩頻率有200KHz、100KHz、66KHz、50KHz及40KHz等。請注意，40KHz的振蕩頻率（每秒個讀數(shù)），對50KHz和60KHz的工頻均有抑制能力（400KHz和40Hz也可以）。元器件選擇說明1.積分電阻緩沖放大器和積分器都帶有甲類放大器，靜態(tài)電路均為100A左右。輸出為4A時的非線性度很小，可忽略不計。積分電阻必須足夠大，以使在整個輸入信號范圍內(nèi)的積分電路都落在這個線性度很好的區(qū)間。同時積分電流又必須大到印刷板上的漏電流可

18、以忽略。對于2V的滿量程，470k是最優(yōu)的；滿量程為200mV時，可選用47k。2.積分電容積分電容的選擇須使得最大電壓擺幅不達(dá)到積分器輸出電壓的最大飽和擺幅（約比電源和地低和高）。當(dāng)ICL7106和ICL7107的模擬公共端用作參考點(diǎn)時，積分器輸出滿量程標(biāo)稱為2V時最佳，當(dāng)ICL7107用+5V電源供電，模擬公共端接地時，±至+4V的標(biāo)稱輸出擺幅為最好。在每秒3個讀數(shù)時（時鐘頻率為48Khz），CINT的標(biāo)稱值分別為F和F。當(dāng)然，在使用不同的振蕩頻率時，該電容的值也要往相反的方向修正，以保持同樣的輸出擺幅。選擇積分電容的另一個要求是其漏電要小，以減少翻轉(zhuǎn)誤差。較適合的電容是聚丙烯電

19、容，它的漏電幾乎可完全忽略，而成本又很低。3.自動校零電容自動校零電容的大小對系統(tǒng)的噪聲會有些影響。在200mV滿量程時，噪聲顯得很重要。推薦使用F電容，這樣噪聲在合理的范圍內(nèi)，同時也加快了過載的恢復(fù)速度。4.參考電容在絕大多數(shù)使用場合下，F(xiàn)的電容效果最好。然而，當(dāng)存在較大的共模電壓（即REF LO管腳未與模擬公共端連接）和使用200mV滿量程時，可選用較大的電容，以防止產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)誤差。一般地，1F的電容在這種情況下可將翻轉(zhuǎn)誤差控制在個顯示字范圍內(nèi)。5.振蕩器元件在所有的頻率范圍內(nèi)，推薦使用100K的振蕩電阻。振蕩電容的值用下式進(jìn)行推算：在48Khz振蕩頻率時（每秒3個讀數(shù)），C=100pF。6

20、.參考電壓產(chǎn)生滿量程讀數(shù)值輸出（2000個計數(shù)值）所需的模擬輸入電壓為VIN=2VREF，這樣，對于200mV和2V的量程，VREF分別為100mV和1V。然而，在很多應(yīng)用場合，該A/D電路直接連接到傳感器的輸出，在數(shù)字輸出和輸入電壓間就存在一量程因子的問題。例如，在一個稱重系統(tǒng)中，設(shè)計者可能會希望傳感器的電壓輸出為時，A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出為滿量程。這時，他應(yīng)將傳感器的輸出電壓直接接到A/D輸入，參考電壓調(diào)至（而不是將傳感器的輸出電壓衰減至200mV），并將積分電阻和積分電容選至合適的120K和F。這樣會使系統(tǒng)顯得簡潔，并去掉了輸入端的衰減網(wǎng)絡(luò)。在用±5V供電的ICL7107的輸入

21、端可接受±4V的輸入信號，這類系統(tǒng)的另一個優(yōu)點(diǎn)是在輸入電壓VIN=0時，可將輸出數(shù)字調(diào)為零。這對于測溫和稱重系統(tǒng)就是一個例子：為了方便的將數(shù)字輸出調(diào)為零，可將傳感器的電壓接至IN HI和COMMON端，可調(diào)整的（或固定的）調(diào)零電壓加在COMMON和IN LO端。的電源供應(yīng)ICL7107設(shè)計工作于±5V的電源電壓。如果負(fù)電源沒有時，可利用時鐘輸出信號，外接2只二極管、2只電容和一塊廉價的集成電路來產(chǎn)生這個負(fù)電源，如圖10所示。事實(shí)上，有些系統(tǒng)是可以不用負(fù)電源的，用單一+5V電源供電的條件是：1）輸入電壓可以用共模方式的中心電壓為參考2）輸入信號電壓小于±3）采用外部參考源典型應(yīng)用ICL7106和ICL7107都有很寬的應(yīng)用范圍和各種使用方法，以下的電路給