Intersil ICL7107CPLZ數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC中文資料

一、型號(hào)與類型

型號(hào)：Intersil ICL7107CPLZ

類型：這是一款高性能、低功耗的3.5位雙積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。它屬于CMOS大規(guī)模集成電路，廣泛應(yīng)用于需要高精度數(shù)字轉(zhuǎn)換的場(chǎng)合，如數(shù)字電壓表、電流表以及各種測(cè)量?jī)x器中。

　　廠商名稱：Intersil(英特矽爾)

　　元件分類：數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC

　　中文描述： 英特矽爾,模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC),3.5位分辨率,1輸入,差分輸入,40引腳,PDIP封裝

　　英文描述： 3 1/2 Digit,LCD/LED Display,A/D Converters;MQFP44,PDIP40;Temp Range:0°to 70°

　　數(shù)據(jù)手冊(cè)：http://syqqgy.com/data/k01-37030497-ICL7107CPLZ.html

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　　ICL7107CPLZ概述

　　ICL7107CPLZ是采用40引腳DIP封裝的高性能，低功耗，3.5位A/D轉(zhuǎn)換器。它包括七段解碼器，顯示驅(qū)動(dòng)器，參考和時(shí)鐘。ICL7107直接驅(qū)動(dòng)儀器尺寸的發(fā)光二極管（LED）顯示屏。它具有自動(dòng)歸零至低于10?V，零漂移低于1?V/°C，輸入偏置電流10pA和翻轉(zhuǎn)誤差低于1個(gè)計(jì)數(shù)的功能。真正的差分輸入和參考電壓在所有系統(tǒng)中都有用，但在測(cè)量稱重傳感器，應(yīng)變儀和其他橋式傳感器時(shí)，給設(shè)計(jì)人員帶來了不尋常的優(yōu)勢(shì)。

　　在所有標(biāo)度上保證0V輸入的零讀數(shù)

　　零極性時(shí)為真極性，用于精確的零位檢測(cè)

　　1pA典型輸入電流

　　低于15V的低噪聲（峰峰值）

　　3SPS的典型轉(zhuǎn)換率

　　設(shè)計(jì)工作于±5V電源

　　低功耗，通常低于10mW

　　無需額外的有源電路

　　增強(qiáng)顯示穩(wěn)定性

　　工作溫度范圍為0°C至70°C

　　應(yīng)用

　　信號(hào)處理

　　ICL7107CPLZ中文參數(shù)

  　　ICL7107CPLZ引腳圖

二、工作原理

ICL7107CPLZ作為雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器，其工作原理基于兩次積分過程。在一個(gè)完整的測(cè)量周期內(nèi)，積分器首先對(duì)輸入信號(hào)電壓進(jìn)行積分（正向積分），然后對(duì)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行積分（反向積分）。通過這兩個(gè)積分過程，將輸入電壓的平均值轉(zhuǎn)換成與之成正比的時(shí)間間隔。這個(gè)時(shí)間間隔隨后被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字輸出。

具體步驟如下：

1. 自動(dòng)調(diào)零：在轉(zhuǎn)換開始前，積分器首先進(jìn)行自動(dòng)調(diào)零，以消除系統(tǒng)偏移。

2. 正向積分：開關(guān)S1合到輸入信號(hào)V1一側(cè)，積分器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行固定時(shí)間T1的積分。積分結(jié)果V0與輸入電壓V1成正比。

3. 反向積分：接著，開關(guān)S1轉(zhuǎn)至參考電壓VREF一側(cè)，積分器進(jìn)行反向積分。當(dāng)積分器的輸出電壓回到零時(shí)，反向積分時(shí)間T2與輸入電壓V1成正比。

4. 計(jì)數(shù)與轉(zhuǎn)換：時(shí)鐘脈沖CD的周期為Tc，計(jì)數(shù)器在T2時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)，得到計(jì)數(shù)值N。由于T1、Tc和VREF固定，N與輸入電壓V1成正比，從而實(shí)現(xiàn)了模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。

三、特點(diǎn)

1. 高精度：ICL7107CPLZ的最大顯示值為±1999，最小分辨率為100uV，轉(zhuǎn)換精度為0.05±1個(gè)字，保證了測(cè)量的高精度。

2. 直接驅(qū)動(dòng)：該芯片能直接驅(qū)動(dòng)共陽極LED數(shù)碼管，無需額外的驅(qū)動(dòng)器件，簡(jiǎn)化了整機(jī)線路。

3. 內(nèi)置功能豐富：內(nèi)部設(shè)有參考電壓、獨(dú)立模擬開關(guān)、邏輯控制、顯示驅(qū)動(dòng)和自動(dòng)調(diào)零功能，提高了系統(tǒng)的集成度和可靠性。

4. 低功耗：芯片本身功耗小于15mW（不包括LED），適合低功耗應(yīng)用場(chǎng)合。

5. 高穩(wěn)定性：采用高性能的基準(zhǔn)電源和溫度補(bǔ)償技術(shù)，保證了測(cè)量的穩(wěn)定性和可靠性。

6. 易于擴(kuò)展：通過簡(jiǎn)單的外圍電路設(shè)計(jì)，即可實(shí)現(xiàn)多量程、多功能的測(cè)量系統(tǒng)。

四、應(yīng)用

ICL7107CPLZ因其高精度、低功耗和易于使用的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字化測(cè)量?jī)x器中，如：

1. 數(shù)字電壓表：通過配置不同的分壓電阻和LED數(shù)碼管，可以方便地制作各種量程的數(shù)字電壓表。

2. 數(shù)字電流表：結(jié)合電流傳感器，如霍爾傳感器或分流器，可以測(cè)量電流并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再通過ICL7107CPLZ進(jìn)行數(shù)字化顯示。

3. 溫度測(cè)量：結(jié)合模擬溫度傳感器（如LM35），可以測(cè)量溫度并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，進(jìn)而進(jìn)行數(shù)字化顯示。

4. 壓力測(cè)量：在壓力傳感器（如箔式電阻應(yīng)變片）的基礎(chǔ)上，通過信號(hào)處理電路和ICL7107CPLZ，可以制作數(shù)字壓力計(jì)。

5. 流量測(cè)量：通過流量傳感器（如渦輪流量計(jì)或電磁流量計(jì)）輸出的電信號(hào)，結(jié)合ICL7107CPLZ，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的數(shù)字化測(cè)量和顯示。

五、參數(shù)

• 分辨率：3.5位

• 輸入類型：電壓

• 模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)目：1

• 整體非線性誤差：±1 Counts

• 輸入通道數(shù)目：1

• 典型雙電源電壓：±5V

• 安裝類型：通孔

• 采樣率：0.003ksps

• 尺寸：53.2 x 14.73 x 4.95mm

• 封裝類型：PDIP

• 引腳數(shù)目：40

• 溫度范圍：0°C至+70°C

• 功耗：小于15mW（不包括LED）

• 輸入信號(hào)類型：差分

六、引腳功能及主要電氣參數(shù)

ICL7107CPLZ的引腳功能包括：

• V+和V-：分別為電源的正極和負(fù)極。

• au-gu, aT-gT, aH-gH：分別為個(gè)位、十位、百位筆畫的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，依次接LED顯示器的相應(yīng)筆畫電極。

• Bck（千位筆畫驅(qū)動(dòng)信號(hào)）：這個(gè)引腳通常用于提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)給LED顯示器的千位筆畫電極。在數(shù)字顯示中，尤其是當(dāng)使用七段或類似結(jié)構(gòu)的LED數(shù)碼管時(shí)，每個(gè)位（個(gè)位、十位、百位、千位等）都有一組獨(dú)立的筆畫電極來控制數(shù)字的顯示。Bck引腳的作用就是控制千位數(shù)字顯示部分的筆畫亮滅，從而與ADC轉(zhuǎn)換的結(jié)果相對(duì)應(yīng)，顯示出千位上的數(shù)字。在連接時(shí)，Bck引腳需要連接到LED數(shù)碼管上對(duì)應(yīng)于千位的筆畫電極。這樣，當(dāng)ADC完成轉(zhuǎn)換并計(jì)算出千位數(shù)字后，Bck引腳會(huì)發(fā)出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，通過邏輯電路（可能是直接驅(qū)動(dòng)或通過限流電阻）使LED數(shù)碼管上千位對(duì)應(yīng)的筆畫發(fā)光，從而顯示出千位上的數(shù)字。需要注意的是，不同的LED數(shù)碼管和ADC芯片在引腳命名和功能上可能有所不同，因此在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)參考具體的數(shù)據(jù)手冊(cè)和電路設(shè)計(jì)要求來正確連接和使用。

• Vref：參考電壓輸入端，通常連接一個(gè)穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓源，用于反向積分過程中的參考。ICL7107CPLZ內(nèi)部通常包含一個(gè)基準(zhǔn)電壓源，但也可以通過外部高精度基準(zhǔn)電壓源來提高轉(zhuǎn)換精度。

• Vref-Out：參考電壓輸出端，可選地將內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源輸出到外部，用于校準(zhǔn)或其他目的。

• A0, A1, A2：地址輸入端，用于選擇輸入通道（盡管在ICL7107CPLZ這樣的單通道ADC中可能不直接使用，但在多通道版本中用于選擇不同的模擬輸入）。

• Vin+ 和 Vin-：模擬輸入端，接收待轉(zhuǎn)換的差分模擬信號(hào)。在單端輸入配置中，Vin-通常接地。

• Busy：忙信號(hào)輸出端，當(dāng)ADC正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，此引腳為高電平，轉(zhuǎn)換完成后變?yōu)榈碗娖?，可用于外部邏輯控制?/span>

• Start/Hold：?jiǎn)?dòng)/保持控制端，低電平有效。當(dāng)此引腳被拉低時(shí)，ADC開始新的轉(zhuǎn)換周期；如果保持低電平，則ADC會(huì)保持在當(dāng)前狀態(tài)，不開始新的轉(zhuǎn)換。

• Clock：時(shí)鐘輸入端，用于控制ADC內(nèi)部的積分和計(jì)數(shù)過程。通常，這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)由外部提供，并需要滿足一定的頻率和穩(wěn)定性要求。

• Reset：復(fù)位端，低電平有效。當(dāng)此引腳被拉低時(shí)，ADC將重置到其初始狀態(tài)，并準(zhǔn)備開始新的轉(zhuǎn)換周期。

• GND：數(shù)字地和模擬地共用的接地端。

• Display Control Pins（如Anode, Cathode, DP等）：這些引腳用于控制LED顯示器的顯示，包括陽極驅(qū)動(dòng)、陰極驅(qū)動(dòng)和小數(shù)點(diǎn)（DP）顯示等。

七、典型應(yīng)用電路

在典型應(yīng)用中，ICL7107CPLZ與LED數(shù)碼管、基準(zhǔn)電壓源、分壓電阻等元件組合，形成完整的數(shù)字電壓表或電流表電路。以下是簡(jiǎn)化的電路框圖描述：

1. 輸入電路：通過分壓電阻網(wǎng)絡(luò)將待測(cè)電壓分壓至ADC的輸入范圍內(nèi)（如0-2V或0-5V），然后連接到Vin+和Vin-。

2. 基準(zhǔn)電壓源：可選地，使用外部高精度基準(zhǔn)電壓源連接到Vref，以提高轉(zhuǎn)換精度。如果不使用外部基準(zhǔn)，則依靠?jī)?nèi)部基準(zhǔn)電壓源。

3. LED顯示器：將ICL7107CPLZ的au-gu, aT-gT, aH-gH, Bck等引腳連接到LED數(shù)碼管的相應(yīng)筆畫電極，實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示。

4. 時(shí)鐘和控制電路：提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)到Clock引腳，并通過Start/Hold和Reset引腳控制ADC的啟動(dòng)、保持和復(fù)位。

5. 電源電路：為ICL7107CPLZ提供穩(wěn)定的±5V電源，并確保電源線的良好去耦和濾波，以減少噪聲干擾。

八、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1. 電源穩(wěn)定性：確保提供給ICL7107CPLZ的電源電壓穩(wěn)定且噪聲低，以提高轉(zhuǎn)換精度。

2. 輸入保護(hù)：在Vin+和Vin-輸入端加入適當(dāng)?shù)南蘖麟娮韬?或保護(hù)二極管，以防止過壓或短路損壞ADC。

3. 時(shí)鐘頻率：根據(jù)ADC的規(guī)格表選擇合適的時(shí)鐘頻率，以確保轉(zhuǎn)換速度和精度的平衡。

4. 顯示驅(qū)動(dòng)：正確連接LED顯示器的筆畫電極，注意共陽極或共陰極的區(qū)別，并確保驅(qū)動(dòng)電流在LED的額定范圍內(nèi)。

5. 布局和布線：在PCB設(shè)計(jì)中，注意模擬地和數(shù)字地的分割與連接，以及信號(hào)線的走線布局，以減少干擾和噪聲。

6. 溫度影響：雖然ICL7107CPLZ具有溫度補(bǔ)償功能，但在極端溫度條件下仍需注意其性能變化，并可能需要進(jìn)行額外的校準(zhǔn)。

通過以上對(duì)ICL7107CPLZ數(shù)模轉(zhuǎn)換器的詳細(xì)介紹，我們可以看到這款芯片在數(shù)字化測(cè)量領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景和優(yōu)勢(shì)。通過合理的電路設(shè)計(jì)和外圍元件選擇，可以構(gòu)建出高精度、低功耗、易于使用的數(shù)字化測(cè)量系統(tǒng)。