Intersil ICL7107CPLZ数模转换器ADC中文资料

一、型号与类型

型号：Intersil ICL7107CPLZ

类型：这是一款高性能、低功耗的3.5位双积分型模数转换器（ADC）。它属于CMOS大规模集成电路，广泛应用于需要高精度数字转换的场合，如数字电压表、电流表以及各种测量仪器中。

　　厂商名称：Intersil(英特矽尔)

　　元件分类：数模转换器ADC

　　中文描述： 英特矽尔,模数转换器(ADC),3.5位分辨率,1输入,差分输入,40引脚,PDIP封装

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

　　数据手册：https://www.iczoom.com/data/k01-37030497-ICL7107CPLZ.html

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　　ICL7107CPLZ概述

　　ICL7107CPLZ是采用40引脚DIP封装的高性能，低功耗，3.5位A/D转换器。它包括七段解码器，显示驱动器，参考和时钟。ICL7107直接驱动仪器尺寸的发光二极管（LED）显示屏。它具有自动归零至低于10?V，零漂移低于1?V/°C，输入偏置电流10pA和翻转误差低于1个计数的功能。真正的差分输入和参考电压在所有系统中都有用，但在测量称重传感器，应变仪和其他桥式传感器时，给设计人员带来了不寻常的优势。

　　在所有标度上保证0V输入的零读数

　　零极性时为真极性，用于精确的零位检测

　　1pA典型输入电流

　　低于15V的低噪声（峰峰值）

　　3SPS的典型转换率

　　设计工作于±5V电源

　　低功耗，通常低于10mW

　　无需额外的有源电路

　　增强显示稳定性

　　工作温度范围为0°C至70°C

　　应用

　　信号处理

　　ICL7107CPLZ中文参数

  　　ICL7107CPLZ引脚图

二、工作原理

ICL7107CPLZ作为双积分型A/D转换器，其工作原理基于两次积分过程。在一个完整的测量周期内，积分器首先对输入信号电压进行积分（正向积分），然后对基准电压进行积分（反向积分）。通过这两个积分过程，将输入电压的平均值转换成与之成正比的时间间隔。这个时间间隔随后被转换为相应的数字输出。

具体步骤如下：

1. 自动调零：在转换开始前，积分器首先进行自动调零，以消除系统偏移。

2. 正向积分：开关S1合到输入信号V1一侧，积分器对输入信号进行固定时间T1的积分。积分结果V0与输入电压V1成正比。

3. 反向积分：接着，开关S1转至参考电压VREF一侧，积分器进行反向积分。当积分器的输出电压回到零时，反向积分时间T2与输入电压V1成正比。

4. 计数与转换：时钟脉冲CD的周期为Tc，计数器在T2时间内计数，得到计数值N。由于T1、Tc和VREF固定，N与输入电压V1成正比，从而实现了模拟量到数字量的转换。

三、特点

1. 高精度：ICL7107CPLZ的最大显示值为±1999，最小分辨率为100uV，转换精度为0.05±1个字，保证了测量的高精度。

2. 直接驱动：该芯片能直接驱动共阳极LED数码管，无需额外的驱动器件，简化了整机线路。

3. 内置功能丰富：内部设有参考电压、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动和自动调零功能，提高了系统的集成度和可靠性。

4. 低功耗：芯片本身功耗小于15mW（不包括LED），适合低功耗应用场合。

5. 高稳定性：采用高性能的基准电源和温度补偿技术，保证了测量的稳定性和可靠性。

6. 易于扩展：通过简单的外围电路设计，即可实现多量程、多功能的测量系统。

四、应用

ICL7107CPLZ因其高精度、低功耗和易于使用的特点，被广泛应用于各种数字化测量仪器中，如：

1. 数字电压表：通过配置不同的分压电阻和LED数码管，可以方便地制作各种量程的数字电压表。

2. 数字电流表：结合电流传感器，如霍尔传感器或分流器，可以测量电流并转换为电压信号，再通过ICL7107CPLZ进行数字化显示。

3. 温度测量：结合模拟温度传感器（如LM35），可以测量温度并将其转换为电压信号，进而进行数字化显示。

4. 压力测量：在压力传感器（如箔式电阻应变片）的基础上，通过信号处理电路和ICL7107CPLZ，可以制作数字压力计。

5. 流量测量：通过流量传感器（如涡轮流量计或电磁流量计）输出的电信号，结合ICL7107CPLZ，可以实现对流量的数字化测量和显示。

五、参数

• 分辨率：3.5位

• 输入类型：电压

• 模数转换器数目：1

• 整体非线性误差：±1 Counts

• 输入通道数目：1

• 典型双电源电压：±5V

• 安装类型：通孔

• 采样率：0.003ksps

• 尺寸：53.2 x 14.73 x 4.95mm

• 封装类型：PDIP

• 引脚数目：40

• 温度范围：0°C至+70°C

• 功耗：小于15mW（不包括LED）

• 输入信号类型：差分

六、引脚功能及主要电气参数

ICL7107CPLZ的引脚功能包括：

• V+和V-：分别为电源的正极和负极。

• au-gu, aT-gT, aH-gH：分别为个位、十位、百位笔画的驱动信号，依次接LED显示器的相应笔画电极。

• Bck（千位笔画驱动信号）：这个引脚通常用于提供驱动信号给LED显示器的千位笔画电极。在数字显示中，尤其是当使用七段或类似结构的LED数码管时，每个位（个位、十位、百位、千位等）都有一组独立的笔画电极来控制数字的显示。Bck引脚的作用就是控制千位数字显示部分的笔画亮灭，从而与ADC转换的结果相对应，显示出千位上的数字。在连接时，Bck引脚需要连接到LED数码管上对应于千位的笔画电极。这样，当ADC完成转换并计算出千位数字后，Bck引脚会发出相应的驱动信号，通过逻辑电路（可能是直接驱动或通过限流电阻）使LED数码管上千位对应的笔画发光，从而显示出千位上的数字。需要注意的是，不同的LED数码管和ADC芯片在引脚命名和功能上可能有所不同，因此在实际应用中应参考具体的数据手册和电路设计要求来正确连接和使用。

• Vref：参考电压输入端，通常连接一个稳定的基准电压源，用于反向积分过程中的参考。ICL7107CPLZ内部通常包含一个基准电压源，但也可以通过外部高精度基准电压源来提高转换精度。

• Vref-Out：参考电压输出端，可选地将内部基准电压源输出到外部，用于校准或其他目的。

• A0, A1, A2：地址输入端，用于选择输入通道（尽管在ICL7107CPLZ这样的单通道ADC中可能不直接使用，但在多通道版本中用于选择不同的模拟输入）。

• Vin+ 和 Vin-：模拟输入端，接收待转换的差分模拟信号。在单端输入配置中，Vin-通常接地。

• Busy：忙信号输出端，当ADC正在进行转换时，此引脚为高电平，转换完成后变为低电平，可用于外部逻辑控制。

• Start/Hold：启动/保持控制端，低电平有效。当此引脚被拉低时，ADC开始新的转换周期；如果保持低电平，则ADC会保持在当前状态，不开始新的转换。

• Clock：时钟输入端，用于控制ADC内部的积分和计数过程。通常，这个时钟信号由外部提供，并需要满足一定的频率和稳定性要求。

• Reset：复位端，低电平有效。当此引脚被拉低时，ADC将重置到其初始状态，并准备开始新的转换周期。

• GND：数字地和模拟地共用的接地端。

• Display Control Pins（如Anode, Cathode, DP等）：这些引脚用于控制LED显示器的显示，包括阳极驱动、阴极驱动和小数点（DP）显示等。

七、典型应用电路

在典型应用中，ICL7107CPLZ与LED数码管、基准电压源、分压电阻等元件组合，形成完整的数字电压表或电流表电路。以下是简化的电路框图描述：

1. 输入电路：通过分压电阻网络将待测电压分压至ADC的输入范围内（如0-2V或0-5V），然后连接到Vin+和Vin-。

2. 基准电压源：可选地，使用外部高精度基准电压源连接到Vref，以提高转换精度。如果不使用外部基准，则依靠内部基准电压源。

3. LED显示器：将ICL7107CPLZ的au-gu, aT-gT, aH-gH, Bck等引脚连接到LED数码管的相应笔画电极，实现数字显示。

4. 时钟和控制电路：提供稳定的时钟信号到Clock引脚，并通过Start/Hold和Reset引脚控制ADC的启动、保持和复位。

5. 电源电路：为ICL7107CPLZ提供稳定的±5V电源，并确保电源线的良好去耦和滤波，以减少噪声干扰。

八、设计注意事项

1. 电源稳定性：确保提供给ICL7107CPLZ的电源电压稳定且噪声低，以提高转换精度。

2. 输入保护：在Vin+和Vin-输入端加入适当的限流电阻和/或保护二极管，以防止过压或短路损坏ADC。

3. 时钟频率：根据ADC的规格表选择合适的时钟频率，以确保转换速度和精度的平衡。

4. 显示驱动：正确连接LED显示器的笔画电极，注意共阳极或共阴极的区别，并确保驱动电流在LED的额定范围内。

5. 布局和布线：在PCB设计中，注意模拟地和数字地的分割与连接，以及信号线的走线布局，以减少干扰和噪声。

6. 温度影响：虽然ICL7107CPLZ具有温度补偿功能，但在极端温度条件下仍需注意其性能变化，并可能需要进行额外的校准。

通过以上对ICL7107CPLZ数模转换器的详细介绍，我们可以看到这款芯片在数字化测量领域具有广泛的应用前景和优势。通过合理的电路设计和外围元件选择，可以构建出高精度、低功耗、易于使用的数字化测量系统。