【正文】 出電流 Io A 空擋（ ） M（ ） L（ ） 最大功耗 Pmax W 輸出噪聲電壓 Vn uV(峰 峰值 ) 470、 125600 50 ICL7107 三位半 LCD/LED 顯示 A/D 轉(zhuǎn)換器 VII ICL7107 是現(xiàn)時(shí)一種在數(shù)字儀表領(lǐng)域上應(yīng)用非常廣泛的三位半 A/D 轉(zhuǎn)換器，它的用途非常廣泛，不僅可以用于制作數(shù)字顯示電壓表，電路稍加改造，還可以用于制作數(shù)字電流表和數(shù)字溫度計(jì)等實(shí)用的電路或儀表。 ICL7107 是一種高性能，高效率，低功耗的三位半 A/D轉(zhuǎn)換器電路。它集成了七段譯碼器，顯示驅(qū)動(dòng)器，參考源和時(shí)鐘系統(tǒng)，并且可以直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管。 ICL7107 芯片將高精度，低成本和通用性非常好地集于一身，而且極性誤差小于一個(gè)字 。真正的差動(dòng)輸入和差動(dòng)參考源在各種各樣的系統(tǒng)中都發(fā)揮了非常大的作用。而且，只要用十來個(gè)作用的無源電子元件和 LED 發(fā)光管就可以與 ICL7107 構(gòu)成一個(gè)具有高性能的儀表面板，充分表現(xiàn)出 ICL7107 芯片的低成本還有電路設(shè)計(jì)簡單等優(yōu)點(diǎn)。 ICL7107 芯片共有 40個(gè)引腳，芯片的第一腳，是將芯片正放，眼睛面對芯片的型號字符，在芯片的左下方就是它的第一腳。當(dāng)知道了那個(gè)腳是第一腳，按照逆時(shí)針方向排列，依次是第二引腳到第四十引腳。 芯片的第一引腳是供電，需要接入 DC5V 的電壓。第 36 引腳是基準(zhǔn)電壓，正確數(shù)值時(shí) 100mv， 第 26引腳是負(fù)電源引腳，它的電壓數(shù)值是負(fù)的，最好是 到 左右，不能夠是正電壓或者零電壓。芯片第 31引腳是信號輸入引腳。 芯片的電源地是 21 腳，模擬地是 32 腳，信號地是 30腳，基準(zhǔn)地是 35腳，在通常的情況下，這四個(gè)引腳都接地。下面給出 ICL7107 芯片的管腳排列圖，如圖 4 所示： VIII 圖 4 ICL7107 的管腳排列圖 表 2 為 ICL7107 芯片的各種極限參數(shù)的表格，包括工作溫度、儲存溫度、熱阻和最大結(jié)溫等。 表 2 ICL7107 的極限參數(shù) 參數(shù)類型 型號 符號 參數(shù)范圍 單位 電源電 壓 ICL7106 V+~V 15 V 電源電壓 ICL7107 V+~GND 6 V 電源電壓 ICL7107 V~GND 9 V 模擬輸入電壓 ICL7106/ICL7107 V+~V 參考源輸入 ICL7106/ICL7107 V+~V 時(shí)鐘輸入 ICL7106 TEST~V+ 時(shí)鐘輸入 ICL7107 GND~V+ 工作溫度 ICL7106/ICL7107 Topr 0~70 ℃ 貯存溫度 ICL7106/ICL7107 Tstg 65~150 ℃ 熱阻 ICL7106/ICL7107 ? 50 ℃ /W 最大結(jié)溫 ICL7106/ICL7107 150 ℃ 3 可調(diào)穩(wěn)壓直流電源的設(shè)計(jì) 可調(diào)穩(wěn)壓直流電源的基本組成 穩(wěn)壓電源一般分為五部分，由變壓器降壓電路，全橋整流電路，濾波電路，穩(wěn)壓電路和保護(hù)電路組成。 穩(wěn)壓電源電路圖如圖 5 所示。 IX T R 1T R A N 2P 2 SB R 1D F 00 5 MC122 00 uC20. 1 uD1D I O D E LE DR11kVI3VO2ADJ1U1LM 31 7 LR2P O TR320 0 RD61N40 0 2D51N40 0 2Q190 1 3R4 R5R6C4C310 uC510 u 圖 5 穩(wěn)壓電源電路原理圖 Lm317 可調(diào)式集成穩(wěn)壓電源的原理圖如圖 5所示，只要接線正確，一般能良好地實(shí)現(xiàn)它的功能。交流 220V 電壓經(jīng)過電源變壓器降壓整流后得 到直流電壓 Vin，電壓 Vin 經(jīng)過濾波電路輸入到集成穩(wěn)壓器的輸入端，在集成穩(wěn)壓器輸出端課調(diào)出 （可調(diào)范圍取決于 R2 和 R3的取值，最大范圍可以從 調(diào)到 37V。）的電壓。 為獲得較高的輸出電壓值， LM317穩(wěn)壓器的調(diào)節(jié)端與地之間的電阻 R2值及其壓降往往較大，在 R2兩端并接一個(gè)不小于 10uF的電容 C3，可有效地抑制輸出端的紋波。由于穩(wěn)壓器在 1∶ 1的深度負(fù)反饋下工作，當(dāng)輸出端負(fù)載為容性的某一值時(shí)，穩(wěn)壓器有可能出現(xiàn)自激現(xiàn)象。因此，在穩(wěn)壓器的輸入端接入 C2，輸出端接入 10uF的電解 電容 C5，提供足夠的電流供給，同時(shí)可以防止可能發(fā)生的自激振蕩以及減小高頻噪聲和改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。當(dāng)輸入端發(fā)生短路時(shí)， C5通過穩(wěn)壓器的調(diào)整管放電， C5值較大，則放電時(shí)的沖擊電流很大，電壓會通過穩(wěn)壓器內(nèi)部的輸出晶體管放電，可能造成輸出晶體管發(fā)射結(jié)反向擊穿。為此，在穩(wěn)壓器兩端并接二極管 D6，輸入端短路時(shí) C5通過 D6放電，保護(hù) LM317穩(wěn)壓器。 整流濾波電路 因?yàn)檎n題需要 5V12V 的穩(wěn)壓直流電，所以需要用到 220V 轉(zhuǎn) 18V 的變壓器把高壓的交流電轉(zhuǎn)成低壓交流電。因?yàn)檎n題不需要用到 20V 以上的電壓 ，所以應(yīng)該選用 18V24V的變壓器，這樣可以降低 LM317 集成芯片的功耗，達(dá)到低功耗，高效率的要求。 整流電路 X 整流電路的任務(wù)是將交流電變換成直流電。完成這一任務(wù)主要是靠二極管的單向?qū)щ娮饔?，因此二極管是構(gòu)成整流電路的關(guān)鍵元件。在小功率整流電路中，常見的集中整流電路有單相半波、全波、橋式和倍壓整流電路。本設(shè)計(jì)采用單相橋式整流電路。 單相橋式整流電路是工程上最常用的單相整流電路 。 在工作時(shí)，電路中的四只二極管都是作為開關(guān)運(yùn)用，當(dāng)正半周時(shí)，二極管 V V3導(dǎo)通（ V V4截止），在負(fù)載電阻上得到 正弦波的正半周；當(dāng)負(fù)半周時(shí)，二極管 V V4導(dǎo)通（ V V3截止），在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周 。 在負(fù)載電阻上正、負(fù)半周經(jīng)過合成，得到的是同一個(gè)方向的單向脈動(dòng)電壓。 橋式整流電路原理圖如圖 6所示。 V3V2V4V1RL 圖 6 橋式整流電路原理圖 選擇二極管要依據(jù)二極管的反向耐壓 VRM和正向電流 IF。由于濾波電容的容量愈大，二極管導(dǎo)通角愈小，通過二極管脈沖電流的幅度愈大，因此，整流管的幅值電流必須加以考慮。流過整流管的平均電流： 2D IiI ? 2 oi RI I I? ? 21 0 .0 1RR adj AI I I? ? ? XI 式中 Ii 為穩(wěn)壓器的輸入電流， IR IR Iadj 分別為流過 R R2，以及調(diào)整端的電流，則： 0. 012 oD II ? ? 考慮到電容充電電流的沖擊，正向電流一般取平均電流的 2～ 3 倍。二極管最大反向電壓： 2m a x 22 1 .2d iUU U?? 式中 U2為電源變壓器次級電壓有效值， Ui為整流輸出電壓 (即穩(wěn)壓器輸入電壓 )。為了保證穩(wěn)壓器 LM317穩(wěn)定運(yùn)行，輸入電壓 Ui與輸出電壓 U0之差一般在 5～ 15V范圍，取UiU0=10V，得： m a x 1 .2 1 .2 ( 1 0 ) 1 2 1 .2ooidU U U U? ? ? ?? 設(shè)計(jì)時(shí)可考慮一定的余量。根據(jù)計(jì)算， 1N4007的二極管符合設(shè)計(jì)要求，可以用作整流橋。橋式整流電路電壓和電流波形如圖 7所示。 圖 7 橋式整流電路電壓和電流波形 XII 如圖 7所示，在交流電壓 u2 的整個(gè)周期內(nèi)，負(fù)載 Rl都有同方向的電流通過， 故 Rl上得到單方向全波 脈動(dòng)的直流電壓。這樣，四個(gè)二極管組成的整流橋就完成了整流的功能。 濾波電路 整流電路將交流電變?yōu)槊} 動(dòng)直流電，但其中含有大量的交流成分（稱為紋波電壓）。所以我們需要在整流電路之后加入濾波電路進(jìn)行濾波，才能得到穩(wěn)定的直流電壓。 對于濾波電路的選擇有兩種方案： 方案一：采用電感濾波電路。由于電感在電路中有儲能的作用，所以在電路中可以串聯(lián)電感，當(dāng)電源供給的電流增加時(shí)，它能夠把能量儲存起來，當(dāng)電流減小時(shí)，它有可以把能量釋放出來，是負(fù)載電流比較平滑，有平波的作用。在電感濾波電路中，整流管的導(dǎo)電角度比較大，峰值電流很小，輸出特性比