감소된 공급 전압에서 ICL71X6 제품군의 ADC 칩. 계획, 설명

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감소된 공급 전압에서 ICL71X6 제품군의 ADC 칩. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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ICL7106 칩은 Harris(Intersil)에서 제조합니다. Maxim은 또한 ICL7106 및 마이크로 전력 변형 MAX130으로 표시된 IC와 ICL7136 및 개선된 변형 MAX131을 생산합니다. [1]에 언급된 ICL7126 칩은 7106의 마이크로파워 아날로그입니다. Harris ICL7136은 7106의 마이크로파워 아날로그이며 ICL7126을 대체합니다.

KR572PV5 마이크로 회로는 Mikron enterprise(Zelenograd)에서 제조합니다. ADC KR1175PV5는 Sapphire 소프트웨어로 제작되었습니다. "Hold" 모드가 있는 7106 마이크로 회로의 수정 사항이 있습니다. 이들은 572PV8(ICL7116과 유사), 572PV10(Alpha 또는 Mikron에서 제조)입니다[1].

이 제품군의 미세 회로는 핀아웃(DIP-40 패키지의 경우)과 스위칭 회로가 완전히 동일하지만 특성(공급 전압, 전류 소비, 잡음, 안정성)의 차이로 이어지는 일부 회로 기능이 있습니다. 모든 Maxim 마이크로 회로(및 ICL7136 Harris)의 경우 타이밍 다이어그램에 네 번째 단계가 나타났습니다([11] 참조). 적분기 제로 보정으로 과부하 후 빠른 ADC 복구(과범위 복구)가 가능합니다. MAX130/131 마이크로 회로에서 오류(롤오버 오류)는 최하위 숫자 중 하나보다 작습니다. MAX130/131/138 마이크로회로의 독특한 특징은 내부 기준 전압원(ION)이며 실리콘에 대한 밴드갭 효과(Bandgap)를 사용합니다[9]. 이는 제너 기반 ION에 비해 낮은 노이즈 수준에서 더 높은 온도 안정성을 제공합니다. 이러한 ION이 있으면 MAX13x 마이크로 회로의 허용 공급 전압 범위를 4,5 .... 14 V로 확장할 수 있습니다. MAX138 마이크로 회로는 외부 단극 공급을 내부 양극성.

이 시리즈의 ADC 마이크로 회로를 사용하는 일반적인 방식에서 요소 값은 다소 다릅니다. 자세한 내용은 제조업체의 설명서에서 확인할 수 있습니다. p.의 [1]에서. 222-224이 미세 회로의 매개 변수와 요소의 권장 값의 차이 표가 제공됩니다.

LED 표시기와 함께 작동하도록 설계된 ADC(ICL7107 및 그 유사품)는 작성자가 연구하지 않았지만 언급할 필요가 있습니다. 이 제품군의 다양한 유형의 미세 회로에 대한 독점 문서에서 +7107V의 "단극" 소스에서 ICL5에 전원을 공급하는 구체적인 예가 고려됩니다. 공급 전압 감소가 허용되는 조건은 다음과 같습니다.

입력 신호는 공통 모드 입력 전압의 허용 범위로 제한되며 ±1,5V를 초과하지 않습니다.
외부 기준 전압 소스(ION) 사용.

ICL7107(KR572PV2) 마이크로 회로의 경우 공칭 전원 공급 장치는 마이크로 회로의 해당 출력인 GND(핀 5)에 중간점이 연결된 ±21V입니다. 이 연결의 결과로 전체 공급 전압에 관계없이 ADC 디지털 섹션의 공급 전압이 고정됩니다.

ICL7106 ADC에서는 6,8V 미만의 공급 전압에서 내부 조정기가 작동하지 않기 때문에 디지털 부분의 공급 전압이 안정화되지 않습니다. ICL7106 및 ICL7107의 아날로그 섹션과 전압 조정기는 동일합니다. 즉, 제조업체가 ICL7106을 감소된 전압에서 사용하는 것을 허용하지 않는 유일한 이유는 ADC의 디지털 섹션의 전력 조건입니다. . 디지털 로직의 전원 공급이 안정화되는 이유는 LCD의 공급 전압에 대한 일부 제한뿐만 아니라 측정 프로세스에 제한된 정도로만 영향을 미치지 않는 RC 제너레이터의 주파수 불안정성에서 찾을 수 있습니다. .

주파수 안정성 문제는 석영 공진기를 사용하여 해결할 수 있으며 최신 LCD는 일반적으로 최소 3V 세그먼트의 전압 진폭으로 작동합니다. 전원 전압.

입력 신호 전압이 200mV를 초과하지 않는 ADC가 있는 전압계의 변형을 고려하십시오(소형 디지털 전압계 회로인 [1]의 그림 12 참조). 외부 참조 및 범위 스위치만이 이 장치를 기존 멀티미터와 구별합니다. 전압계 레이아웃(분할기 없음)을 사용하여 ADC를 테스트했습니다. 표시기가 있는 이러한 ADC는 반복성이 우수하며 고려되는 제품군의 나열된 모든 유형의 미세 회로와 함께 작동할 수 있습니다.

레이아웃에서 20개의 서로 다른 유형 및 제조업체의 XNUMX개의 ADC 칩이 테스트되었습니다. 테스트 결과는 표에 요약되어 있습니다.

(확대하려면 클릭하십시오)

마이크로칩 매개변수 측정 결과에 대한 몇 가지 의견은 다음과 같습니다.

공급 전압 U min은 표시기 판독 값이 하나의 최하위 숫자(e.m.r.) 이하로 변경되는 값에 해당합니다.

Uref(내부)의 값은 전원 공급 장치 전압이 Ucr min(아날로그)보다 클 때, 즉 내부 미세 회로 안정기가 있는 경우 전원 핀 1과 핀 32(COMMON) 사이의 예시적인 전압입니다. 이 경우 내부 ION에는 약 105μA의 외부 ION 공급 전류가 로드됩니다.

Parameter Ust min (아날로그, 디지털) - ADC의 아날로그 및 디지털 섹션의 내부 전압 안정기가 각각 켜지는 미세 회로의 최소 공급 전압.

Rint min - 최소 저항 Rint = R9, 여기서 ADC는 최소 공급 전압(Upit min)과 모든 극성의 ADC 입력에서 최대 전압에서 동시에 선형성을 유지합니다. 주어진 값의 실제 사용은 다음과 같습니다. 선택한 유형의 ADC에 대해 표에서 해당 저항 Rint min을 찾을 수 있으며 20...30% 증가하면 결과 값을 특정 디자인. 이 경우 생성기 주파수는 32,768kHz 이상이어야 하며 커패시턴스 Sint \u6d C0,22 \u5d XNUMXμF의 허용 오차는 XNUMX% 이하여야 합니다.

"오류" 열은 입력에서 양의 전압과 음의 전압에 대한 눈금의 끝점에서 판독값의 차이를 나타냅니다. 모든 유형의 ADC(passport 데이터에 따름)에서 매개변수는 최하위 숫자 중 하나보다 작아야 합니다.

마지막 열에는 +UBX ADC가 +Uref 지점에 연결될 때 표시기 판독값에 대한 실험 데이터가 포함되어 있습니다(다이어그램에 따른 저항 R8의 왼쪽 단자는 상단 단자 R5에 연결되어야 함). 이 매개변수는 ADC의 올바른 기능과 품질을 나타내는 매우 중요한 일반화된 지표입니다. 마이크로 회로의 내부 구조에 따라 ADC의 전류 판독 값은 1000 Uin / Uion과 같은 숫자로 표시됩니다. 이 전압이 같으면 표시기는 항상 정확하고 안정적으로 1000을 표시해야합니다. 그러나, 설명서에도 1000 또는 999의 판독값이 허용 가능한 것으로 간주된다고 명시되어 있습니다.

내장 ADC 발진기의 주파수를 안정화하기 위해 32,768kHz의 주파수에서 기존의 클럭 석영 공진기를 사용했습니다. 일반적인 회로(ADC의 단자 39 및 40)에 따라 클럭용 석영 공진기를 연결하려는 시도는 실패했습니다. 미세 회로-석영 쌍의 일부 조합은 9V의 공칭 공급 전압에서도 작동하지 않습니다. 실험 결과 비표준 연결 옵션이 나타났습니다. 실제로 이것은 핀 39와 40 사이의 점퍼가 석영 공진기로 대체되는 일반적인 RC 생성기입니다. 주파수 설정 저항 Rgen([1]의 그림 12에서 R2 - 30kOhm임)은 문서 [7, 8] - ICL100의 경우 7106kOhm, ICL180의 경우 7136kOhm에서 권장하는 것보다 훨씬 적습니다. 공급 전압의 하한에서 원래의 RC 발진기(닫힌 석영 포함)가 석영 공진기의 주파수보다 높은 자체 주파수를 갖는 경우에만 이러한 발진기가 석영 주파수에서 시작되고 안정적으로 작동한다는 것이 실험적으로 확립되었습니다. 마이크로 회로의 공급 전압이 감소하고 RC 생성기의 공급 전압이 감소하면 주파수가 감소합니다.

RC 생성기의 동작은 ADC 유형에 따라 다릅니다. 요소의 표시된 값이있는 테스트 된 KR572PV5 마이크로 회로는 4,2V 이상의 공급 전압에서 안정적으로 작동했습니다. 발전기는 약 3,3 ~ 3,5V의 전압에서 꺼졌고 석영을 사용하면 발전기가 4V에서도 시작되었습니다. RC 제너레이터의 스위치 오프는 각각 130 ... 3,2 및 3,5 ... 2...2,3 kHz의 간격이었습니다!

레이아웃에서 작성자가 처분할 수 있는 거의 모든 클럭 쿼츠는 표에 나열된 ADC 마이크로 회로에 대해 공급 전압이 4 ~ 9,5V 범위에서 변경되었을 때 정상적으로 작동했습니다.

50Hz의 배수인 주파수와의 간섭을 억제하려면 오실레이터 주파수(Fgen)는 통합 시간(클록 생성기의 4000 주기 T) 동안 주전원 전압의 K 주기(20ms)의 정수가 적합해야 합니다. [2]. 즉, Fgen \u1d 200 / T \u200d 100 / K, kHz, 즉 67, 32,768, 200kHz 등입니다. 주전원 주파수와의 간섭을 더 잘 억제하려면 선택한 주파수 값 6kHz가 이상적이지는 않지만 가장 근접하게 계산된 주파수(33,333/XNUMX = XNUMXkHz)와 크게 다르지 않습니다.

회사 문서 [7, 11] 및 ADC 1C1_71xx 사용에 관한 기사에서 유전체의 흡수 계수가 낮은 커패시터를 사용하는 것이 좋습니다. 일반적으로 추가 설명이 없습니다. 특정 값만 표시됩니다. Sint가 세라믹 유전체가있는 커패시터 인 경우 변환 선형성 오류는 0,1 % 정도이고 폴리스티렌 및 폴리 프로필렌 유전체는 각각 0,01 및 0,001 %입니다.

커패시터 K73-17(0,22V에서 63uF, 치수 12x10x6mm)은 정확성과 최소 설계 치수 사이에서 선택할 때 타협 솔루션으로 간주될 수 있습니다. 따라서 적분기 커패시터(브레드보드 및 미니 전압계)는 K73-17 유형으로 선택되었고 제로 자동 보정 커패시터는 K73-30(K73-30, K73-39, K73-24V의 치수)이었습니다. K73-17) 및 C2 -K73 -17보다 작습니다.

저전압 전원 공급 장치가 있는 ADC의 경우 SOIC-1004 패키지의 외부 기준 전압 소스 REF1.2-8(Burr-Broun/TI)가 사용되었습니다. 공칭 전압은 1,235V이고 최소 작동 전류는 10µA입니다. LM285-385 또는 AO1.2(92 μA, 1,235V) [10] .

전력 제어 요소로 TO-1171 패키지 [42]의 전압 강하 감지기 - KR92SP14가 사용되었습니다. 최소 공급 전압 +Uup min에 대한 표의 표시 정보를 사용하여 특정 유형의 ADC에 대해 원하는 응답 전압을 가진 감지기를 선택할 수 있습니다. 임계 전압을 정확하게 선택하면 배터리 사용 효율이 높아집니다. 이러한 설계에서는 오픈 컬렉터(오픈 드레인) 또는 CMOS 푸시풀(CMOS) 및 액티브 로우 로직 레벨과 같은 출력 유형의 모든 공급 전압 감지기를 사용할 수 있습니다. 다음은 일반적인 유형(대부분 SOT-23 패키지에서)입니다. ) 등

ADC의 디지털 부분에 안정화된 전원 공급이 필요하지 않다고 판단되면 다음으로 상당히 논리적인 단계는 XP2에 점퍼를 설치하여 내부 레귤레이터를 배제하는 것입니다([1]의 그림 12 참조). 이렇게 하면 양의 전원 핀 1과 핀 37(TEST) 사이의 전압이 ICL1의 경우 약 7136V, 다른 유형의 경우 1,5V 증가합니다. 점퍼의 설치는 테스트된 미세 회로의 레이아웃에서 검증된 아날로그 부품의 작동에 영향을 미치지 않습니다. 특성화 중에 점퍼가 사용되지 않았습니다. "실패한" 석영 공진기의 경우, 내부 발진기가 제대로 시작되지 않거나 큰 공급 전압이 필요한 표시기가 있는 경우 필요할 수 있습니다.

따라서 아마추어 또는 산업 디자인에서 공급 전압이 71 ~ 6V 인 ICL5x6 제품군의 마이크로 회로를 사용해야하는 경우 공급 전압 마진이 주어지면 극성 변환기없이 ADC를 사용할 수 있습니다.

문학

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저자: O. Fedorov, 모스크바

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