thi công mạch VOLTMETER chỉ thị số sử dụng vi mạch ICL 7107

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ MÁY
BỘ MÔN CƠ – ĐIỆN TỬ

SVTH: HOÀNG SƠN TÙNG
MSSV: 03111156
GVHD: ThS. NGUYỄN THANH BÌNH






THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
THÁNG 12 NĂM 2006

Trang 2
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN


…………………………………………………………………………………………
….…………………………………………………………………………………………….…
………………………………………………………………………………………….………
…………………………………………………………………………………….……………
……………………………………………………………………………….…………………

………………………………………………………………………….………………………
…………………………………………………………………….……………………………
……………………………………………………………….…………………………………
………………………………………………………….………………………………………
…………………………………………………….……………………………………………
……………………………………………….…………………………………………………
………………………………………….………………………………………………………
…………………………………….……………………………………………………………
……………………………….…………………………………………………………………
………………………….………………………………………………………………………
…………………….……………………………………………………………………………
……………….…………………………………………………………………………………
………….………………………………………………………………………………………
…….…………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………….……
……………………………………………………………………………………….…………
………………………………………………………………………………….………………
…………………………………………………………………………….……………………
……………………………………………………………………….…………………………
………………………………………………………………….………………………………
…………………………………………………………….……………………………………
……………………………………………………….…………………………………………
………………………………………………….………………………………………………
…………………………………………….……………………………………………………
……………………………………….…………………………………………………………
………………………………….………………………………………………………………
…………………………….……………………………………………………………………
……………………….…………………………………………………………………………
………………….………………………………………………………………………………
…………….……………………………………………………………………………………

……….…………………………………………………………………………………………
….…………………………………………………………………………………………….…
………………………………………………………………………………………….………
…………………………………………………………………………………….……………
……………………………………………………………………………….…………………
…………………………………………….………………………………………………

Trang 3

A. GIỚI THIỆU VI MẠCH ICL7107
YXWZ

I. GIỚI THIỆU CHUNG
ICL7107 của hãng Intersil là một bộ
chuyển đổi AD 3 ½ digit công suất thấp, hiển
thị tốt. Bao gồm trong IC này là bộ giải mã
LED 7 đoạn, bộ điều khiển hiển thị, bộ tạo
chuẩn và bộ tạo xung đồng hồ. Các đặc tính của
nó bao gồm: tự chỉnh “0” nhỏ hơn 10 uV, điểm
“0” trượt không quá 1uV/
o
C, độ dốc dòng ngõ
vào tối đa là 10pA.

Các giá trị định mức:
Điện áp nguồn:
V+ → GND : 6V
V- → GND : -9V
Điện áp ngõ vào analog: V+ → V-
Điện áp ngõ vào tham chiếu: V+ → V-

Ngõ vào clock: GND → V+

Các điều kiện bên ngoài:
Phạm vi nhiệt độ: 0
o
C → 70
o
C

Về nhiệt:
Nhiệt trở: 50 θ
JA
(
o
C/W)
Nhiệt độ định mức cho phép của các mối nối: 150
o
C
Phạm vi nhiệt độ lưu trữ định mức: -65
o
C → 150
o
C

Tóm tắt thông tin thiết kế:
Tần số bộ dao động:
f
OSC
= 0.45/RC
C

OCS
> 50pF; R
OSC
> 50kΩ
f
OSC
(typical) = 48kHz
Chu kỳ dao động:
t
OSC
= RC/0.45
Tần số đồng hồ tích hợp:
f
CLOCK
= f
OSC
/4
Chu kỳ tích hợp:
t
INT
= 1000x(4/f
OSC
)
Chuẩn loại bỏ 50/60Hz:
t
INT
/t
60Hz
hay
tINT

/t
60Hz
= số nguyên
Dòng tích hợp tối ưu:
I
INT
= 4uA
Điện áp toàn giai ngõ vào analog:
V
INFS
(typical) = 200mV hoặc 2V
Trở tích hợp:
R
INT
= V
INFS
/I
INT
H1. Giới thiệu ICL7107

Trang 4
Tụ tích hợp:
C
INT
= (t
INT
.I
INT
)/V
INT

Độ lắc điện áp ngõ ra bộ tích hợp:
V
INT
= (t
INT
.I
INT
)/C
INT

Độ lắc tối đa V
INT
:
(V- + 0.5V) < v
INT
< (V+ - 0.5V), V
INT
(typical) = 2V
Bộ đếm hiển thị:
COUNT = 1000.V
IN
/V
REF

Chu kỳ chuyển đổi:
t
CYC
= t
CLOCK

x 4000
t
CYC
= t
OSC
x 16000
khi f
OSC
= 48kHz thì t
CYC
= 333ms
Điện áp ngõ vào trạng thái mode chung:
(V- + 1V) < V
IN
< (V+ - 0.5V)
Tụ tự chỉnh “0”
0.1 uF < C
REF
< 1uF
V
COM

Độ dốc giữa V
i
và V-.
V
COM
≅ V+ - 2.8V
Tổn thất điều chỉnh khi V+ → V- <≅ 6.8V
Nếu V

COM
bị kéo tụt xuống (V+ → V-)/2 thì mạch V
COM
sẽ ngắt.

Dạng sóng ngõ ra khuếch đại tích hợp điển hình (chân 27 – INT )















II. CHI TIẾT
II.1 Vùng xử lý tín hiệu tương tự của ICL 7107
Nguyên tắc hoạt động:
Để hiểu được nguyên lý hoạt động của mạch này cần phải hiểu được cách hoạt
động của mạch tích hợp ADC. IC này có các đặc điểm rất quan trọng sau:
- Độ chính xác rất cao.
- Không bị ảnh hưởng bởi nhiễu.
- Không cần mạch lấy mẫu và mạch giữ.
- Tích hợp đồ

ng hồ.
- Không cần các thành phần ngoại vi có độ chính xác cao.

Pha tự chỉnh
“0”
Đếm
2999 - 1000
Pha tích hợp
tín hiệu.
Đếm 1000 cố
định
Pha giải tích
Đếm 0 -1999
Tổng thời gian chuyển đổi
= 4000xt
CLOCK
= 16000 x t
OSC
H3

Trang 5

H4 thể hiện mạch xử lý tương tự của ICL7107. Mỗi chu kỳ đo được chia thành ba pha: (1)
Tự chỉnh “0” (A – Z), (2) tích hợp tín hiệu (INT) và (3) giải tích (DE).

(1) Pha tự chỉnh “0”
Trong pha này thực hiện 3 việc:
− Ngõ vào cao và thấp bị ngắt kết nối khỏi các chân và ngắn mạch nội với chân
COMMON analog.
− Tụ tạo chuẩn được nạp t
ới điện áp chuẩn.
− Một vòng lặp hồi tiếp nối kín quanh hệ thống để nạp cho tụ tự chỉnh “0” C
AZ
để bù
cho điện áp offset (trôi) trong bộ khuếch đại đệm, bộ tích hợp và bộ so sánh. Vì bộ so
sánh nằm trong vòng lặp nên độ chính xác A-Z chỉ bị giới hạn bởi nhiễu của hệ thống.
Trong bất cứ trường hợp nào, điện áp offset do ngõ vào nhỏ hơn 10uV.

(2) Pha tích hợp tín hiệu
Trong quá trình tích hợp tín hiệu, vòng lặp tự chỉnh “0” được mở, ngắn mạch nội
không còn, ngõ vào cao và thấp được nối v
ới các chân ngoại vi. Bộ chuyển đổi lúc này
tích hợp điện áp khác biệt giữa chân IN HI và chân IN LO trong một khoảng thời gian
cố định. Điện áp sai biệt này có thể nằm trong phạm vi rộng: lên tới 1V từ cả hai
nguồn. Mặt khác nếu tín hiệu vào không hồi trở lại nguồn cung cấp thì IN LO có thể bị
nối với chân COMMON analog để thiết lập điện áp mode chung chính xác. Cuối pha
này các cực của tín hiệu tích hợp
được xác định.

(3) Pha giải tích
Còn gọi là tích hợp tham chiếu. Ngõ vào thấp luôn được kết nối nội với chân
COMMON và ngõ vào cao được kết nối qua tụ chuẩn đã được nạp từ pha trước. Mạch
trong IC đsrm bảo rằng tụ điện sẽ được nối đúng cực để làm bộ tích hợp ngõ ra chuyển
H4. Vùng xử lý tín hiệu tương tự của ICL 7107