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自制作diy智能型ICL7135四位半表头 附视频

时间:2013-02-22 17:06来源:www.crystalradio.cn 作者:Edward 点击:
本文已在《无线电》2012年12期发表。转载请注明出处。这里发表的是原文,和杂志上略有不同。 这个制作以前发过一次帖子:《最近完工的智能型ICL7135四位半表头》这次在这里将详细内容发上来,是想在网络上留个印记,方便自己引用,也是希望和大家分享一下。

本文已在《无线电》2012年12期发表。转载请注明出处。这里发表的是原文,和杂志上略有不同。



这个制作以前发过一次帖子:《最近完工的智能型ICL7135四位半表头》这次在这里将详细内容发上来,是想在网络上留个印记,方便自己引用,也是希望和大家分享一下。

正文开始:

       最近需要一个精度比较高的电压表头,但网上卖的表头多是三位半的,精度不够,也有一些四位半表头但性价比不高。正好手里有几片ICL7135,以前也有做过四位半表头的尝试,而且去年也学习了单片机,于是就有了做一个智能型ICL7135四位半表头的想法。历经2个月的学习、设计和修改,最终做出了这样一款表头。
       表头使用ICL7135作为ADC,其是一款高精度的单片4½位ADC,拥有多路复用的BCD输出以及与单片机兼容的控制信号接口,可以很容易的与单片机连接,实现智能化。生产其兼容芯片的厂家有很多,我手里是Maxim和TI生产的。ICL7135应用电路由模拟部分和数字部分组成,表头整体设计思路是:模拟部分采用典型电路和推荐元件参数,数字部分采用单片机提供ICL7135所需时钟、采集输出、驱动数码管。后来,考虑到只做一个简单功能的表头实在是无趣,所以就将单片机的部分IO口和串口引出以便实现与上位机通信或自动控制等功能。
       确定好整体思路和预期功能后就开始进行电路设计了。ICL7135模拟部分典型电路如图1所示。

自制作diy智能型ICL7135四位半表头 附视频

 


图1 ICL7135电路模拟部分


       模拟部分元件没什么可说的,基本都采用推荐值。其中比较关键的是积分电容的选择和基准电压的提供。积分电容对于ICL7135这类双积分ADC是至关重要的,它直接影响积分非线性、翻转、比例误差,即它的好坏直接决定了表头的准确性。而ICL7135对积分电容的要求尤为严格。积分电容必须具有低的电介质吸收特性(亦称浸润或电介质迟滞)。将基准输入(REF)接至IN HI可以检测积分电容介质吸收(此法一般称为自检),良好的积分电容读数将会是9999,与这个读数之间的任何偏差都可能是由于电介质吸收引起的。一般来说,特氟龙(聚四氟乙烯)、聚苯乙烯和聚丙烯的电介质吸收特性低至0.02%,一般陶瓷和聚碳酸酯电容的典型值为0.2%,银云母和钽电容为1.0%-5.0%,铝电解电容高达10%或以上。ICL7135手册上建议积分电容最好使用特氟龙和聚丙烯电容,要求不高时可以使用聚苯乙烯和聚碳酸酯电容。在实际选择时,优质高耐压的CBB21或CBB22电容效果不错,一般自检读数能够达到9996或以上,但是买到能有9999自检读数的电容是挺不容易的。我挑选了几批电容测试,读数从9994-9996都有,就是没有9997以上的,比较遗憾。
       开始的时候,想使用LM385作为基准,但是LM385本身参数并不很好,不同厂家的温漂从20~150ppm/℃都有,而且买到正品LM385不太容易。后来在网上搜索了一段时间,发现拆机的Linear公司产电压基准LT1009很好。LT1009是具有0.2%初始精度,15ppm典型温漂,25ppm最大温漂的2.5V并联型基准,它有一个调节引脚,可以在±5%范围内调整输出电压。LT1009的性能超过了一般的LM385,而且拆机件能够保证芯片是真品也廉价。基准电压电路如图2所示,Rref1和Rref2将LT1009输出的电压分压,通过调节电位器Rref3将分压之后的电压调整到准确的1.000V。1.000V电压的微调还有另一种比较常见的方式,即只微调分压电阻,由于种种原因我没选择这种方式。调整电位器要使用如3/8寸Square Trimpot.®微调电位器(3296电位器)等这类精密多圈电位器,以保证精确性和稳定性。

自制作diy智能型ICL7135四位半表头 附视频

 


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