【文章內(nèi)容簡介】 ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 2 章 數(shù)字電壓表單元電路設(shè)計 A/D 轉(zhuǎn)換 單元電路設(shè)計 A/D 轉(zhuǎn)換器 ICL7135 的功能介紹 ICI7135是 4位雙積分 A/D轉(zhuǎn)換芯片 ,可以轉(zhuǎn)換輸出 177。20210 個數(shù)字量 ,有 STB選通控制的 BCD 碼輸出 ,與微機接口十分方便 .ICL7135 具有精度高 (相當(dāng)于 14位 A/D轉(zhuǎn)換 ),價格低的優(yōu)點 .其轉(zhuǎn)換速度與時鐘頻率相關(guān) ,每個轉(zhuǎn)換周期均有 :自校準(zhǔn) (調(diào)零 ),正向積分 (被測模擬電壓積分 ),反向積分 (基準(zhǔn)電壓積分 )和過零檢測四個階段組成 ,其中自校準(zhǔn)時間為 10001 個脈沖 ,正向積分時間為 10000 個脈沖 ,反向積分直至電壓到零為止 (最大不超過 20211 個脈沖 ).故設(shè)計者可以采用從正向積分開始計數(shù)脈沖個數(shù) ,到反向積分為零時停止計數(shù) .將計數(shù)的脈沖個數(shù)減 10000,即得到對應(yīng)的模擬量 .圖 1給出了 ICL7135 時序 ,由圖可見 ,當(dāng) BUSY 變高時開始正向積分 ,反向積分到零時 BUSY 變低 ,所以 BUSY 可以用于控制計數(shù)器的啟動 /停止 . 圖 1 1CL7135 時序 （ 1） ICL7135 的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)介紹 ICL7135 的模擬電路部分主要外接器件是參考電壓存儲電容 CR(C4)，積分電阻 RINT(R2) 和 積 分 電 容 CINT(C2)和 校 零 存 儲 電 容 CAZ(C2), 其 典 型 值 為CINT=,RINT=100KΩ ,電源電壓為雙電源177。 5V。 ICL7135 的數(shù)字部分分布圖如圖 2所示，與 5G14433 的邏輯控制部分相似，主要功能包括：判別回積階段比較器的過零檢測，自動極性判別，各模擬開關(guān)的定時邏輯控制，為了減少引出級數(shù)量， ICL7135 也采 用了位動態(tài)掃描 BCD 碼輸出方式，即萬位、千位、百位、十位的 BCD 碼輪流地在 B B B B1出現(xiàn)，并在 D5~D1 各端同步出現(xiàn)字位選通端脈沖，另外，電路中還設(shè)置了一些輔助邏長 春 大 學(xué) 課程設(shè)計紙 共 18頁 第 6頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 輯電路，如過量程欠量程判別電路，串行字位同步脈沖電路的形式，啟 /?？刂齐娐返龋粌H提高了器件的啟動性能，也簡化了外部接口電路。電路如圖 5 圖 2 ICL7135 的數(shù)字部分分布圖 ICL7135 的引腳功能介紹 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 22 N ov 2021 S he e t of F i l e : D : \ P R O G R A M F I L E S \ D E S I G N E X P L O R E R 99 S E \ E X A M P L E S \ M yD e s i r a w n B y :28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 151413121110987654321U N D E RO V E R A N DSTP / A DGND P O L C L K B U S Y D1 D2 D3 D4 B8 B4V VAGNDI N T O U TA z I NB U F O U TR E F C A P R E F C A P +I N O L I N H I + V+ D5 B1 B2I C L 71 35R E F + 圖 3 ICL7135 芯片頂視圖 ICL7135 芯片如圖 3，其功能 介紹如下： V(引腳 1)：負(fù)電源輸入端。極限值 7V，通常取 5V。 VREF(引腳 2)：基準(zhǔn)電壓輸入端。一般取 VREF+=1V，其精度和準(zhǔn)確度將直接鎖存器 數(shù)字多路選通開關(guān)及分配器 鎖存器 鎖存器 鎖存器 鎖存器 BCD 碼計數(shù)器 模擬電路部分 極性觸發(fā)器 過零檢測 邏輯控制電路 長 春 大 學(xué) 課程設(shè)計紙 共 18頁 第 7頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 影響轉(zhuǎn)換精度。 AGND(引腳 3)：模擬地。 INTOUT(引腳 4)：積分器輸出端。 AZIN(引腳 5)：自調(diào)零輸入端。 BUFOUT(引腳 6)：緩沖放大器輸出端。 REFCAP+(引腳 8)：外接基準(zhǔn)電容引腳。 INLO(引腳 9)：信號輸入端 (低端 )。 INHI+(引腳 10)：信號輸出端 (高端 )。 V+(引腳 11)： 正電源輸入端。極限值為 +6V，通常取 +5V。 D5～ D1(引腳 1 17～ 20)： BCD 碼數(shù)據(jù)的位選通信號輸出端。分別選通萬、千、百、十、個位。 B B B B8(引腳 13～ 16)： BCD碼數(shù)據(jù)輸出端。 BUSY(引腳 21)：轉(zhuǎn)換狀態(tài)標(biāo)志輸出端。積分器在積分過程中 BUSY 輸出高電 平，積分器在反向積分過零后輸出低電平 (本次設(shè)計懸空 )。 CLK(引腳 22)：時鐘脈沖輸入端。工作于雙極性。 POL(引腳 23)：極性 輸出端。當(dāng)輸入信號為正時， POL 極性輸出為高電平， 輸入信號為負(fù)時， POL 極性輸出為低電平。 DGND(引腳 24)：數(shù)字地。 RIH(引腳 25)： 啟動轉(zhuǎn)換 /保持控制端。接高電平時， ICL7135 自動連續(xù)轉(zhuǎn) 換，每隔 40002 個時鐘完成一次 A/D轉(zhuǎn)換，接低電平時， A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后保持轉(zhuǎn) 換結(jié)果，輸入一個正脈沖后 (大于 300ms)，重新啟動 ICT7135 開始下一次轉(zhuǎn)換。 ST(引腳 26)：數(shù)據(jù)輸出選通脈沖輸出端。其脈沖寬度為時鐘脈沖寬度的一 半一次 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后，該端輸出 5個負(fù)脈沖，分別選通高位到低位的 BCD 數(shù)據(jù) 輸出端，可利用該信號把數(shù)據(jù)打入并行接口中供 CPU 讀取，這一點在和機接口 時非常重要。 OVERRANGE(引腳 27)：過量程標(biāo)志輸出端。當(dāng)輸入信號讀數(shù)超過轉(zhuǎn)換器計 數(shù)范圍時，該引腳輸出高電平。 UNDER(引腳 28)：欠量程標(biāo)志輸出端。當(dāng)輸入信號讀取小于 9%或更小時， 該端輸出 高電平。 A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 A/D轉(zhuǎn)換器是數(shù)字電壓表、數(shù)字多用表及測量系統(tǒng)的 心臟 。 ICL7135 為全MOS 工藝 4位半雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器。在單極性基準(zhǔn)電壓 (VREF+=1V)供給之下 ,能長 春 大 學(xué) 課程設(shè)計紙 共 18頁 第 8頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 對雙積分極性輸入的模擬電壓進行 A/D 轉(zhuǎn)換 ,并自動輸出極性判斷信號 ,它采用了自校零技術(shù) ,可保證零點在常溫下的長期穩(wěn)定性 ,零點的溫度系數(shù) 2mv/℃ ,模擬輸入可以差動信號 ,輸入阻抗極高輸入端零點漏電流 10PA。 時鐘產(chǎn)生單元電路設(shè)計 ICM7556 功能介紹 集成電路外接電阻 R R6和電 容 C5，由它們?nèi)齻€決定工作頻率，可得出 f≈137KHz,從而為 A/D 轉(zhuǎn)換提供時鐘信號。 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 22 N ov 2021 S he e t of F i l e : D : \ P R O G R A M F I L E S \ D E S I G N E X P L O R E R 99 S E \ E X A M P L E S \ M yD e s i r a w n B y :14 13 12 11 10 9 81 2 3 4 5 6 7V D DI S C H A R G ET H R E S H O L DC O NR E S E T