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ICL7135C和TLC7135C转换器

时间:2019-6-12, 来源:互联网, 文章类别:元器件知识库

0-V输入精度零位检测的零读数,真极性为0 1-pa典型输入电流真差分输入多路二进制编码十进制(BCD)输出低翻转误差:±1计数最大控制信号允许与UART或微处理器接口,具有超范围和欠范围信号TTL兼容的自动测距能力。

说明
ICL7135CTLC7135C转换器采用德州仪器公司的高效CMOS技术制造。这4 1/2位,双斜坡集成,模拟-数字转换器(ADC)的设计提供了一个微处理器和一个视觉显示器的接口。数字驱动器输出d1到d4,多路二进制编码的十进制输出b1、b2、b4和b8为LED或LCD解码器/驱动器以及微处理器提供接口。
ICL7135C和TLC7135C提供50 ppm(20000分之一)分辨率,最大线性误差为一个计数。零点误差小于10μV,零点漂移小于0.5μV/°C。源阻抗误差通过低输入电流(小于10 pa)最小化。滚动误差限制在±1计数。
忙、频闪灯、运行/保持、超范围和欠范围控制信号支持基于微处理器的测量系统??刂菩藕呕箍梢灾С滞üㄓ靡觳绞辗⑵鳎║ART)传输数据的远程数据采集系统。ICL7135C和TLC7135C的特点是在0°C到70°C的温度范围内工作。

功能框图

操作原理
ICL7135C和TLC7135C的测量周期包括以下四个阶段。
1。自动零相位。内部输入+和输入从终端断开,并内部连接到ANLG公共端?;嫉缛萜鞒涞缰粱嫉缪?。系统采用闭环结构,对自动调零电容器进行充电,以补偿缓冲放大器、积分器和比较器中的偏移电压。自动归零精度仅受系统噪声的限制,并且总偏移(如输入)小于10μV。
2。信号集成相位。自动归零回路打开,内部输入+和输入连接到外部终端。这些输入之间的差分电压在固定的时间内被集成。当输入信号相对于转换器电源没有返回时可与Anlg Common连接,以建立正确的共模电压。完成该阶段后,记录输入信号的极性。
三。去整合阶段。引用用于执行取消集成任务。内部In−内部连接到ANLG公共端,而In+通过先前充电的参考电容器连接。输入信号的记录极性确保电容器与正确的极性连接,从而使积分器输出极性返回零。输出归零所需的时间与输入信号的振幅成正比。返回时间显示为数字读数,由方程式10000×(VID/VREF)确定。当VID是VREF的两倍时,会发生最大或满刻度转换。4。零积分器相位。内部输入端连接到ANLG公共端。系统在一个闭环中配置,以使积分器输出返回零。通常,这个阶段需要100到200个时钟脉冲。然而,在超范围转换之后,需要6200个脉冲。

模拟电路说明
输入信号范围
输入放大器的共模范围从负电源上方的1 V扩展到正电源下方的1 V。在这个范围内,共模抑制比(CMRR)通常为86分贝。差分和共模电压都会导致积分器输出摆动。因此,必须小心确?;制魇涑霾槐ズ?。
模拟公共端
模拟公共端(ANLG公共端)在自动调零、去积分和零积分器阶段连接到内部输入端。在信号集成阶段,当输入端连接到不同于模拟公共端的电压时,放大器会拒绝产生的共模电压。然而,在大多数应用中,In−被设置为已知的固定电压(例如,公共电源)。在这个应用中,模拟公共端应该绑定到同一点,从而从转换器中移除共模电压。以这种方式去除共模电压会略微提高转换精度。
参考
相对于模拟公共端,参考电压为正。转换结果的准确性取决于参考的质量。因此,为了获得高精度的转换,应该使用高质量的参考。
数字电路说明
运行/保持输入
当运行/保持高或打开时,装置每40002个时钟脉冲连续执行一次测量循环。当该输入被调低时,集成电路继续执行持续的测量循环,然后在终端保持较低的时间内保持转换读数。完成测量循环后,当终端保持低电平时,短正脉冲(大于300 ns)启动新的测量循环。当此正脉冲在测量周期完成之前发生时,将无法识别。第一个频闪灯脉冲在测量周期结束后出现101个计数,表示测量周期结束。因此,在第一个选通脉冲之后,正脉冲可以用来触发新测量的开始。
选通输入
该输入端的负向脉冲将BCD转换数据传输到外部锁存器、UART或微处理器。在测量周期结束时,频闪灯变高,并在201个计数中保持高位。最有效位(msd)bcd位放在bcd终端上。在第一个101计数之后,在输出d1−d5变高的过程中,频闪灯终端在1/2时钟脉冲宽度下变低。将选通脉冲放置在d5高脉冲的中点,可以将信息锁存到低电平或边缘的外部设备中。这种频闪灯脉冲的放置也确保了第二个MSD的BCD位还没有与BCD线竞争,并确保了正确位的锁存。对第二个MSD和D4输出重复上述过程。同样,该过程通过最低有效位(LSD)重复。随后,输入d5到d1,BCD线继续扫描而不包括选通脉冲。随后的连续扫描使转换结果持续显示。当出现超范围情况时,不会发生这种后续扫描。

忙输出
在信号集成阶段开始时,忙碌输出变高。在过零后的第一个时钟脉冲或出现超范围情况时的测量周期结束时,忙碌保持高电平??梢允褂梅泵Φ闹斩舜写渥唤峁?。串行传输可以通过对忙碌和时钟信号进行安定处理,并发送和输出。传输的输出包括10001个时钟脉冲,它们发生在信号集成阶段,以及发生在去集成阶段的时钟脉冲数。从时钟脉冲总数中减去10001可以得到转换结果。
超量程输出
当出现超范围情况时,在测量周期结束时,忙碌信号变低后,该终端变高。如前所述,当出现超范围情况时,忙碌信号在测量周期结束前保持高位。在忙碌结束时,超范围输出变高,在下一个测量周期中,在去整合阶段开始时变低。
欠量程输出
在忙信号结束时,当转换结果小于或等于满刻度范围的9%(计1800)时,该终端变高。在下一个测量周期的信号集成阶段开始时,欠范围输出降低。
极性输出
正极输入信号的极性输出很高,并在每个去集成阶段开始时更新。极性输出对所有输入有效,包括±0和超范围信号。
数字驱动器(d1、d2、d4和d5)输出
对于200个时钟脉冲,每个数字驱动输出(d1到d5)依次变高。这个顺序过程是连续的,除非发生超范围的情况。当一个超范围发生时,所有数字驱动器输出从选通序列的结束被屏蔽,直到取消集成阶段的开始(当连续数字驱动器激活再次开始时)。在超范围条件下的消隐活动可导致显示屏闪烁并指示超范围条件。
BCD输出
给定数字的BCD位(b1、b2、b4和b8)在这些输出上依次激活。同时,为给定数字激活适当的数字驱动线。
系统方面
积分电阻(RINT)的值由积分放大器的满刻度输入电压和输出电流决定?;址糯笃骺梢蕴峁?0微安的电流,非线性可以忽略不计。确定该电阻值的公式为:
国际的
从5到40微安的满标度电压积分放大器电流iInt产生了良好的结果。但是,额定电流和推荐电流为20微安。

积分电容器
应选择集成电阻和电容器的产品,以在不导致集成放大器输出饱和和过于接近电源电压的情况下提供最大电压摆动。当放大器输出在任一电源的0.3V范围内时,就会发生饱和。在±5-V电源和ANLG公共接地的情况下,设计人员应设计一个±3.5-V至±4-V积分放大器摆动。额定电容器值为0.47微F。用于确定积分电容器(CINT)值的方程式为:
C
国际的
10000时钟周期I
积分输出电压摆幅
其中,iInt名义上为20μA。
具有大公差和高介电吸收的电容器会引起转换误差。电容器太小会导致积分放大器饱和。高介电吸收导致信号集成和去集成阶段的有效电容值不同。聚丙烯电容器具有很低的介电吸收。聚苯乙烯和聚碳酸酯电容器有较高的介电吸收,但也工作良好。
自动调零基准电容器
大电容器有助于降低系统中的噪声。除了通电或过载恢复期间,介电吸收不重要。典型值为1微F。
参考电压
对于高精度绝对测量,应使用高质量的参考。
翻转电阻和二极管
ICL7135C和TLC7135C的侧翻误差很小,但是可以纠正。校正方法是将任何硅二极管的阴极连接到int输出端,将阳极连接到电阻器。电阻的另一端连接到ANLG公共端或接地端。对于推荐的工作条件,电阻值为100 kΩ??梢愿拇酥狄愿魏挝锤墓龆砦?。在许多非关键应用中,不需要电阻和二极管。
最大时钟频率
对于大多数双斜坡A/D转换器,最大转换速率受比较器频率响应的限制。在该电路中,比较器以3微秒的延迟跟随积分器斜坡。因此,对于160 kHz的时钟频率(6微秒周期),第一参考积分时钟周期的一半在延迟中丢失。因此,仪表读数在50μV输入时从0变为1,在150μV输入时从1变为2,在250μV输入时从2变为3,等等。中点处的这种转换是可取的;但是,当时钟频率明显增加到160 kHz以上时,即使当输入短路。上述转换点假设2-V输入范围等于20000个时钟周期。
当输入信号总是一个极性时,比较器延迟不需要限制。时钟频率为1兆赫是可能的,因为非线性和噪声不会随着频率大幅增加。对于固定的时钟频率,比较器延迟引起的额外计数是一个常数,可以用数字减去。
对于具有两个极性的信号,可以使用与积分电容串联的低值电阻将时钟频率扩展到160 kHz以上,而不会产生误差。该电阻使积分器在退积阶段开始时轻微地向过零水平跳跃,从而补偿比较器延迟。该串联电阻应为10Ω至50Ω。这种方法允许时钟频率高达480千赫。

最小时钟频率
最小时钟频率限制是由自动调零和参考电容器的电容器泄漏引起的。高达10微秒的测量周期不受泄漏误差的影响。
拒绝50赫兹或60赫兹拾波器
为了最大限度地抑制50赫兹或60赫兹拾波,应选择时钟频率,以便在信号集成阶段出现50赫兹或60赫兹周期的整数倍。为了抑制这些信号,可以使用的一些时钟频率是:
50赫兹:250、166.66、125、100千赫等。
60赫兹:300、200、150、120、100、40、33.33千赫等。
过零触发器
这个触发器询问比较器的过零状态。询问是在上一个时钟周期之后进行的,并且正在进行的时钟周期的正半部分已经发生,因此,时钟脉冲产生的任何比较器瞬态都不会影响零交叉检测。此过程将过零检测延迟一个时钟周期。为了消除这种延迟造成的不准确,计数器在去集成阶段开始时被禁用一个时钟周期。因此,当检测到零交叉比实际发生的零交叉晚一个时钟周期时,会显示正确的计数数。
噪声0附近的峰间噪声约为15μV(峰间值不超过时间的95%)。接近满标度时,该值增加到约30μV。大部分噪声源于自动归零回路,并与输入信号与参考信号的比率成比例。
模拟和数字接地
对于高精度应用,必须避免接地回路。数字电路的返回电流不得发送到模拟地线。
电源ICL7135C和TLC7135C设计用于与±5 V电源一起工作。但是,当输入信号与中电源的变化不超过±1.5 V时,可以进行5-V操作。

磁带和卷轴信息

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