Maxim ICL7106/ICL7107 3 1/2 位 A/D 轉(zhuǎn)換器：高精度與多功能的完美結(jié)合

在電子設(shè)計領(lǐng)域，A/D 轉(zhuǎn)換器是連接模擬世界和數(shù)字世界的關(guān)鍵橋梁。Maxim 的 ICL7106/ICL7107 3 1/2 位 A/D 轉(zhuǎn)換器以其卓越的性能和廣泛的應(yīng)用場景，成為眾多工程師的首選。今天，我們就來深入了解一下這款轉(zhuǎn)換器。

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一、產(chǎn)品概述

ICL7106 和 ICL7107 是單片式模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），具有高輸入阻抗，無需外部顯示驅(qū)動電路。片上有源組件包括極性和數(shù)字驅(qū)動器、段解碼器、電壓基準和時鐘電路。ICL7106 可直接驅(qū)動非復用液晶顯示器（LCD），而 ICL7107 則可直接驅(qū)動共陽極發(fā)光二極管（LED）顯示器。

二、產(chǎn)品特性

2.1 高精度與多功能

• 雙斜率轉(zhuǎn)換技術(shù)：自動抑制工業(yè)環(huán)境中常見的干擾信號，在進行比率測量（如歐姆或橋式傳感器）時，真正的差分輸入和參考非常有用。
• 零積分器相位：消除了超量程殘留和滯后效應(yīng)，將翻轉(zhuǎn)誤差降低到小于 1 個計數(shù)，零讀數(shù)漂移小于 1μV/°C，保證了高精度。

  2.2 高可靠性與穩(wěn)定性

• 改進的第二源：提供升級的質(zhì)量水平，保證在溫度范圍內(nèi)的性能，并對許多關(guān)鍵參數(shù)進行更嚴格的測試。
• 低噪聲：噪聲小于 15μVp-p，無滯后或超量程殘留。

  2.3 易于使用

• 片上顯示驅(qū)動能力：無需外部電路，ICL7106 適用于 LCD，ICL7107 適用于 LED。
• 高阻抗 CMOS 差分輸入：減少了對輸入信號的影響。

三、電氣特性

3.1 基本參數(shù)

3.2 其他參數(shù)

• ICL7106 段驅(qū)動電壓：V+ 到 V- = 9V 時，峰 - 峰值為 4 - 6V。
• ICL7107 段吸收電流：V+ = 5.0V，段電壓 = 3V 時，引腳 19 為 16mA，其他引腳為 5 - 8.0mA。

四、工作原理

4.1 測量周期

每個測量周期分為四個階段：

• 自動調(diào)零（A - Z）：輸入與引腳斷開，內(nèi)部短接到模擬公共端，參考電容充電到參考電壓，反饋回路閉合以補償比較器、緩沖放大器和積分器的失調(diào)電壓。
• 信號積分（INT）：內(nèi)部輸入與外部引腳連接，自動調(diào)零回路打開，對輸入信號進行固定時間的積分。
• 參考反積分（DI）：IN - HI 連接到已充電的參考電容，IN - LO 內(nèi)部連接到模擬公共端，積分器輸出返回零，數(shù)字讀數(shù)為 (1000 × frac{V{IN}}{V{REF}})。
• 零積分器（ZI）：輸入低短接到模擬公共端，參考電容充電到參考電壓，反饋回路閉合使積分器輸出返回零。

4.2 差分參考與輸入

• 差分參考：參考電壓可在轉(zhuǎn)換器電源電壓范圍內(nèi)產(chǎn)生，通過選擇足夠大的參考電容可將翻轉(zhuǎn)誤差控制在小于半個計數(shù)。
• 差分輸入：輸入放大器可接受共模范圍內(nèi)的差分電壓，系統(tǒng)在該范圍內(nèi)具有 86dB（典型）的共模抑制比。

五、組件值選擇

5.1 自動調(diào)零電容

對于 2V 量程，0.047μF 電容足夠；對于 200mV 滿量程且對低噪聲要求較高時，建議使用 0.47μF 電容。

5.2 參考電容

大多數(shù)應(yīng)用中，0.1μF 電容可接受；存在大共模電壓且使用 200mV 量程時，建議使用 1.0μF 電容以防止翻轉(zhuǎn)誤差。

5.3 積分電容

為確保積分器不飽和，應(yīng)選擇合適的積分電容。對于 ICL7106 或 ICL7107，使用模擬公共端作為參考時，標稱 ±2V 滿量程積分器擺幅可接受；ICL7107 使用 +5V 電源且模擬公共端連接到電源地時，標稱 ±3.5 到 4V 擺幅可接受。

5.4 積分電阻

積分器和緩沖放大器具有 100μA 靜態(tài)電流，20μA 驅(qū)動電流可提供可忽略的非線性。對于 200mV 量程，建議使用 47K 電阻；2V 量程使用 470k 電阻。

5.5 振蕩器組件

建議使用 100K 電阻，根據(jù)公式 (f = 0.45 / RC) 計算電容值。對于 48kHz 時鐘（3 次讀數(shù)/秒），振蕩器電容加雜散電容應(yīng)等于 100pF。

5.6 參考電壓

對于 2V 和 200mV 量程，VREF 應(yīng)分別等于 1V 和 100mV。在許多應(yīng)用中，輸入電壓和數(shù)字讀數(shù)之間可能存在非 1 的比例因子。

六、應(yīng)用場景

6.1 測量與顯示

可用于測量和顯示各種模擬數(shù)據(jù)，如壓力、溫度、速度、電壓、電導、電阻、電流、厚度等。

6.2 具體電路應(yīng)用

• ICL7106 內(nèi)部參考電路：適用于 2V 滿量程，3 次讀數(shù)/秒。
• ICL7107 內(nèi)部參考電路：適用于 200mV 滿量程，3 次讀數(shù)/秒。
• ICL7107 測量負載電池比率值：通過橋內(nèi)電阻值確定所需靈敏度。
• 熱電偶溫度計：使用約 50mV 參考，Type J 熱電偶的 50.4μV/°C 輸出對應(yīng) 1 計數(shù)/°C。

七、注意事項

7.1 絕對最大額定值

使用時應(yīng)注意連續(xù)功率耗散、工作溫度范圍、存儲溫度范圍、引腳溫度和焊接溫度等絕對最大額定值，避免超出范圍導致設(shè)備損壞。

7.2 測試引腳

測試引腳有兩個功能：作為外部生成段驅(qū)動器或其他信號器的負電源；拉高時進行燈測試，但長時間處于燈測試模式可能會燒壞 LCD。

7.3 ICL7107 電源

ICL7107 設(shè)計用于 +5V 電源，在沒有負電源時，可通過時鐘輸出和二極管、電容等元件生成負電源；在特定條件下可使用單 +5V 電源。

Maxim 的 ICL7106/ICL7107 3 1/2 位 A/D 轉(zhuǎn)換器以其高精度、多功能和易于使用的特點，為電子工程師提供了一個強大的工具。在實際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體需求選擇合適的組件值，并注意各種注意事項，以確保轉(zhuǎn)換器的性能和可靠性。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。