I. SƠ LƯỢC VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI AD
1. Giới thiệu:
- ICL 7107 là chip chuyển đổi A/D 31/2 digit, hay 12 bit, 40 chân.
- Khác với những chip chuyển đổi A/D khác, ICL 7107 ngoài chức năng chuyển đổi A/D nó còn dùng để lái LCD, và data ngõ ra dưới dạng mã 7 đoạn chứ không phải mã BCD như những chip chuyển đổi khác.
Sơ đồ chân:
2. Đặc tính:
- Nguồn cung cấp: -9V +15V.
V+ GND: 6V
- Hoạt động trong dải nhiệt độ: 0oC 70oC - Tiêu thụ năng lượng thấp: thường nhỏ hơn 10mW - Ít bị ảnh hưởng của nhiễu: 15VP-P
- Ít bị trôi: 1V/oC
- Ngỏ vào áp toàn tầm ( Full Scale ) 200mV, 2V tùy theo thay đổi giá trị điện trở, phần này sẽ nói trong phần thiết kế
3. Chức năng chân:
- Chân 1: ngỏ vào +5V
- Chân 28: ngỏ ra mã 7 đoạn hàng đơn vị - Chân 914, 25: ngỏ ra mã 7 đoạn hàng chục
- Chân1518, 2224: ngỏ ra mã 7 đoạn hàng trăm - Chân 19: ngỏ ra mã 7 đoạn hàng nghìn
- Chân 20: ngỏ cực tính, tích cực mức cao. Khi ở mức cao thì ngỏ vào có mức điện áp âm.
- Chân 21: GND - Chân 26 : -5V
- Chân 27, 28 , 29: tạo mạch tích phân cho chip - Chân 30, 31: Ngỏ vào Analog
- Chân 32: Common chân chung của ngỏ vào Analog
- Chân 33, 34: CREF- và CREF + : cực âm và dương của tụ tham chiếu - Chân 35, 36: REF LO và REF HI : mức điện áp tham chiếu
- Chân 37 ( Test ): khi không dùng để lái LCD thì chân Test để trống - Chân 38, 39, 40: tạo dao động
4. Quá trình biến đổi A/D:
Quá trình biến đổi A/D của ICL 7107 chia làm 3 pha:
Auto-Zero Phase: có 3 sự kiện xảy ra trong pha Auto-Zero.
Thứ nhất: ngỏ vào IN HI và IN LOW không kết nối với các chân bên ngoài, mà kết nối bên trong với chân COMMON.
Thứ hai: tụ tham chiếu CREF ( ở chân 33, 34 ) được nạp đến điện áp tham chiếu
Thứ ba: Vòng hồi tiếp được nối vòng qua hệ thống để nạp cho tụ Auto-Zero, CAZ nhằm bù vào điện áp bị lệch trong bộ khuyếch đại đệm, bộ tích phân, bộ so sánh.
Độ chính xác của pha Auto-Zero phụ thuộc vào nhiễu của hệ thống. Trong các trường hợp thì độ lệch áp ngỏ vào luôn nhỏ hơn 10V
Pha Signal Integrate: Trong pha này thì vòng hồi tiếp Auto-Zero hở, kết nối bên giữa chân IN LO, IN HI và chân COMMON không còn nữa, chúng kết nối với chân bên ngoài. Khi này bộ biến đổi tích phân sẽ lấy điện áp vi sai giữa chân IN LO và IN HI trong khoảng thời gian nhất định. Điện áp vi sai này phải nằm trong tầm điện áp của ngỏ vào và cực tính.
Pha De-Integrate: Ở pha này ngỏ vào IN LO ngắt với tín hiệu bên ngoài và kết nối bên trong với chân COMMON. Ngỏ vào IN HI kết nối với tụ tham chiếu để nạp điện áp tham chiếu cho nó. Mạch sẽ kết nối chân IN HI chính xác với cực của tụ tham chiếu để đảm bảo rằng ngỏ ra của bộ tích phân trở về 0. Thời gian yêu cầu để ngỏ ra trở về 0 tỉ lệ với tín hiệu ngỏ vào, cụ thể là 1000*VIN/VREF
5. ChoÏn giá trị cho các linh kiện:
Tần số dao động: fOSC = 0.45/RC Tần số xung clock: fCLOCK = fOSC/4 Điện trở tích phân: INT R = INT INFS I V
VINFS: Điện áp ngỏ vào(FullSale), thường bằng 200mV hoặc 2V IINT: Dòng ngỏ vào, IINT =4A
Khi ngỏ vào toàn tầm ( FullScale ) là 2V chọn R2 = 470K, tương tự R2 = 47K ứng với 2mV. Tụ tích phân: INT C = INT INT INT V I t )( ) ( tINT = 1000*( 4/fOSC)
VINT = INT INT INT INT C I t )( ) (
VINT MaxSwing: (V- + 0.5) < VINT < (V+ - 0.5V), thường thì VINT = 2V Ứng với công thức trên thì chọn giá trị CINT = 0.22F và 0.1F
Tụ Auto-Zero (CAZ):
CAZ = 0.47F khi VINFS = 200mV CAZ = 0.047F khi VINFS = 2V
Tụ tham chiếu:
Chọn 0.1F là tốt nhất với mọi ứng dụng.