一、ICL7106介紹

　　ICL7106是intersil公司推出的一款3½位A/D轉換器電壓應用芯片,主要用于儀器儀表，能構成3½位液晶顯示的數字電壓表。ICL7106是目前廣泛應用的一種A/D轉換器。

　　ICL7106引腳封裝圖

二、 ICL7106芯片結構簡述

　　ICL7106是高性能、低功耗的三位半A/D轉換電路，具有很強的抗干擾能力。含有七段譯碼器、顯示驅動器、參考源、時鐘系統以及背光電極驅動，可直接驅動LCD。

　　ICL7106將高精度、通用性和低成本很好的結合在一起，有低于10μA的自動校零功能，零漂小于1μV/℃，低于10pA的輸入電流，極性轉換誤差小于一個字。真正的差動輸入和差動參考源在各種系統中都很有用。另外，只需用十個左右的無源元件和一個LCD屏就可以構成高性能的儀表面板，實現了低成本和單電源工作。

　　三、 ICL7106的工作原理

　　ICL7106 內部包括模擬電路和數字電路兩大部分，二者是互相聯系的。一方面由控制邏輯產生控制信號，按規定時序將多路模擬開關接通或斷開，保證A/D 轉換正常進行；另一方面模擬電路中的比較器輸出信號又控制著數字電路的工作狀態和顯示結果。下面介紹各部分的工作原理。

　　（1）模擬電路

　　模擬電路由雙積分式A/D轉換器構成。主要包括2.8V基準電壓源（E0）、緩沖器（A1）、積分器（A2）、比較器（A3）和模擬開關等組成。緩沖器A4專門用來提高COM端帶負載的能力，可謂設計數字多用表的電阻擋、二極管擋和hFE擋提供便利條件。這種轉換器具有轉換準確度高、抗串模干擾能力強、電路簡單、成本低等優點，適合做低速模／數轉換。每個轉換周期分三個階段進行：自動調零（AZ）、正向積分（INT）、反向積分（DE），并按照AZ→INT→DE→AZ…的順序進行循環。令計數脈沖的周期為TCP，每個測量周期共需4000TCP。其中，正向積分時間固定不變，T1＝1000TCP。儀表顯示值

　　將T1＝1000TCP，UREF＝100.0mV代入上式得

　　N＝10UIN 或UIN＝0.1N

　　只要把小數點定在十位上，即可直讀結果。滿量程時N＝2000，此時UM＝2UREF＝200mV，儀表顯示超量程符號“1”。若需改裝成2V量程的數字電壓表，可按表1選擇元件值。

　　表1 200mV與2V量程元件對照

　　欲測量2V以上的直流電壓，必須利用精密電阻分壓器對UIN進行衰減。積分電阻應采用金屬膜電阻，積分電容宜選絕緣性好、介質吸收系數小的聚苯乙烯電容或聚丙烯電容。

　　為了提高儀表抗串模干擾的能力，正向積分時間（亦稱采樣時間）T1應是工頻周期的整倍數。我國采用50Hz交流電網，其周期為20ms，應選

　　T1＝n·20（ms）

　　式中，n＝1，2，3，…。例如取n＝2、4、5時，T1＝40ms、80ms、100ms，能有效地抑制50Hz干擾。這是因為積分過程有取平均的作用，只要干擾電壓的平均值為零，就不影響積分器輸出。但n值也不宜過大，以免測量速率太低。

（2）數字電路

　　數字電路如下圖所示。主要包括8個單元：①時鐘振蕩器；②分頻器；③計數器；④鎖存器；⑤譯碼器；⑥異或門相位驅動器；⑦控制邏輯；⑧LCD顯示器。時鐘振蕩器由ICL7106內部反相器F1、F2以及外部阻容元件R、C組成。若取R＝120kΩ，C＝100PF，則f0＝40kHz。f0經過4分頻后得到計數頻率fCP＝10kHz，即TCP＝0.1ms。此時測量周期T＝16000T0＝4000TCP＝0.4s，測量速率為2.5次／秒。f0還經過 800分頻，得到50Hz方波電壓，接LCD的背電極BP。LCD須采用交流驅動方式，當筆段電極a～g與背電極BP呈等電位時不顯示，當二者存在一定的相位差時，液晶才顯示。因此，可將兩個頻率與幅度相同而相位相反的方波電壓，分別加至某個筆段引出端與BP端之間，利用二者電位差來驅動該筆段顯示。驅動電路采用異或門。其特點是當兩個輸入端的狀態相異時（一個為高電平，另一個為低電平），輸出為高電平；反之輸出低電平。7段LCD驅動電路如圖所示。圖中，加在a、b、c筆段上的方波電壓與BP端方波電壓的相位相反，存在電位差，使這三段顯示。而d、e、f、g段消隱，故可顯示數字“7”。顯見，只要在異或門輸入端加控制信號（即譯碼器輸出的高、低電平），用以改變驅動器輸出方波的相位，就能顯示所需數字。

　　ICL7106主要參數：

四、 ICL7106的性能特點

　　（1）＋7V～＋15V單電源供電，可選9V疊層電池，有助于實現儀表的小型化。低功耗（約16mW），一節9V疊層電池能連續工作200小時或間斷使用半年左右。

　　（2）輸入阻抗高（1010Ω），對輸入信號無衰減作用。內設時鐘電路、＋2.8V基準電壓源、異或門輸出電路，能直接驅動3½位LCD顯示器。

　　（3）屬于雙積分式A/D轉換器，A/D轉換準確度達±0.05％，轉換速率通常選2次／秒～5次／秒。具有自動調零、自動判定極性等功能。通過對芯片的功能檢查，可迅速判定其質量好壞。

　　（4）外圍電路簡單，僅需配5只電阻、5只電容和LCD顯示器，即可構成一塊DVM。其抗干擾能力強，可靠性高。

（5） 內部有時鐘電路，可接阻容元件構成多諧振蕩器，也可用外時鐘輸入。

（6）內部噪聲低，顯示穩定。

（7）具有極性識別功能，在零附近時也能正確反映極性。

（8） 低功耗。

　　封裝形式：DIP40、LQFP44或COB。

　　五、ICL7106產品規格分類

六、ICL7106典型應用電路

　　1. ICL7106 組成直流電壓測量電路

　　ICL7106 是雙積分型 CMOS 工藝 4 位 BCD 碼輸出 A/D 轉換器，它包含雙積分 A/D 轉換電路、基準電壓發生器、時鐘脈沖產生電路、自動極性變換、調零電路、七段譯碼器、LCD 驅動器及控制電路等。電路采用 9V 單電源供電，CMOS 差動輸入，可直接驅動位液晶顯示器（LCD）。 ICL7106 組成直流電壓測量電路如圖 4 所示。

　　電路中 V+對 V之間接 9V 直流電壓，通過內部基準電壓發生器在 V+到 COM 之間產生2.8V 基準電壓，經分壓電阻加在 REF+、REF基準電壓輸入端。當輸入量程為 200mV 時，基準電壓調至 100mV；當輸入量程為 2V 時，基準電壓為 1V。OSC1～OSC3 是時鐘振蕩電路引出端，外 接定時電阻、電 容產生內部時鐘。I N+、I N是差動輸入端，將 IN與模擬地 COM相連，IN+對 COM 之間為模擬電壓輸入。U接個位驅動、T接十位驅動、H 接百位驅動、a bK是千位驅動、P0 為“”號驅動、BP 接液晶背板。AZ、BUFF 和 INT 分別接調零電容、積分電阻和積分電容，通過調整它們及基準電壓，可將輸入量程調至 2V（本電路為 200mV）。

2. ICL7106 典型測試測量電路（200mv滿量程）