【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 2 章 數(shù)字電壓表單元電路設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換 單元電路設(shè)計(jì) 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(gè)數(shù)字量 ,有 STB選通控制的 BCD 碼輸出 ,與微機(jī)接口十分方便 .ICL7135 具有精度高 (相當(dāng)于 14位 A/D轉(zhuǎn)換 ),價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn) .其轉(zhuǎn)換速度與時(shí)鐘頻率相關(guān) ,每個(gè)轉(zhuǎn)換周期均有 :自校準(zhǔn) (調(diào)零 ),正向積分 (被測(cè)模擬電壓積分 ),反向積分 (基準(zhǔn)電壓積分 )和過(guò)零檢測(cè)四個(gè)階段組成 ,其中自校準(zhǔn)時(shí)間為 10001 個(gè)脈沖 ,正向積分時(shí)間為 10000 個(gè)脈沖 ,反向積分直至電壓到零為止 (最大不超過(guò) 20211 個(gè)脈沖 ).故設(shè)計(jì)者可以采用從正向積分開(kāi)始計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù) ,到反向積分為零時(shí)停止計(jì)數(shù) .將計(jì)數(shù)的脈沖個(gè)數(shù)減 10000,即得到對(duì)應(yīng)的模擬量 .圖 1給出了 ICL7135 時(shí)序 ,由圖可見(jiàn) ,當(dāng) BUSY 變高時(shí)開(kāi)始正向積分 ,反向積分到零時(shí) BUSY 變低 ,所以 BUSY 可以用于控制計(jì)數(shù)器的啟動(dòng) /停止 . 圖 1 1CL7135 時(shí)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(chǔ)電容 CR(C4)，積分電阻 RINT(R2) 和 積 分 電 容 CINT(C2)和 校 零 存 儲(chǔ) 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(guò)零檢測(cè)，自動(dòng)極性判別，各模擬開(kāi)關(guān)的定時(shí)邏輯控制，為了減少引出級(jí)數(shù)量， ICL7135 也采 用了位動(dòng)態(tài)掃描 BCD 碼輸出方式，即萬(wàn)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(zhǎng) 春 大 學(xué) 課程設(shè)計(jì)紙 共 18頁(yè) 第 6頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 輯電路，如過(guò)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?，不僅提高了器件的啟動(dòng)性能，也簡(jiǎn)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(kāi)關(guān)及分配器 鎖存器 鎖存器 鎖存器 鎖存器 BCD 碼計(jì)數(shù)器 模擬電路部分 極性觸發(fā)器 過(guò)零檢測(cè) 邏輯控制電路 長(zhǎng) 春 大 學(xué) 課程設(shè)計(jì)紙 共 18頁(yè) 第 7頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 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(hào)輸入端 (低端 )。 INHI+(引腳 10)：信號(hào)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(hào)輸出端。分別選通萬(wàn)、千、百、十、個(gè)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(guò)程中 BUSY 輸出高電 平，積分器在反向積分過(guò)零后輸出低電平 (本次設(shè)計(jì)懸空 )。 CLK(引腳 22)：時(shí)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(hào)為正時(shí)， POL 極性輸出為高電平， 輸入信號(hào)為負(fù)時(shí)， POL 極性輸出為低電平。 DGND(引腳 24)：數(shù)字地。 RIH(引腳 25)： 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 /保持控制端。接高電平時(shí)， ICL7135 自動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn) 換，每隔 40002 個(gè)時(shí)鐘完成一次 A/D轉(zhuǎn)換，接低電平時(shí)， A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后保持轉(zhuǎn) 換結(jié)果，輸入一個(gè)正脈沖后 (大于 300ms)，重新啟動(dòng) ICT7135 開(kāi)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(shí)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(gè)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(hào)把數(shù)據(jù)打入并行接口中供 CPU 讀取，這一點(diǎn)在和機(jī)接口 時(shí)非常重要。 OVERRANGE(引腳 27)：過(guò)量程標(biāo)志輸出端。當(dāng)輸入信號(hào)讀數(shù)超過(guò)轉(zhuǎn)換器計(jì) 數(shù)范圍時(shí)，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(hào)讀取小于 9%或更小時(shí)， 該端輸出 高電平。 A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) A/D轉(zhuǎn)換器是數(shù)字電壓表、數(shù)字多用表及測(cè)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(zhǎng) 春 大 學(xué) 課程設(shè)計(jì)紙 共 18頁(yè) 第 8頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 對(duì)雙積分極性輸入的模擬電壓進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換 ,并自動(dòng)輸出極性判斷信號(hào) ,它采用了自校零技術(shù) ,可保證零點(diǎn)在常溫下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性 ,零點(diǎn)的溫度系數(shù) 2mv/℃ ,模擬輸入可以差動(dòng)信號(hào) ,輸入阻抗極高輸入端零點(diǎn)漏電流 10PA。 時(shí)鐘產(chǎn)生單元電路設(shè)計(jì) ICM7556 功能介紹 集成電路外接電阻 R R6和電 容 C5，由它們?nèi)齻€(gè)決定工作頻率，可得出 f≈137KHz,從而為 A/D 轉(zhuǎn)換提供時(shí)鐘信號(hào)。 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