ICL7106典型熱門(mén)方案參考應(yīng)用 - 主流A/D轉(zhuǎn)換芯片學(xué)習(xí)詳解（2）：ICL7106

　　1. 數(shù)字電壓表ICL7106/7107的應(yīng)用

　　數(shù)字電壓表（數(shù)字面板表）是當(dāng)前電子、電工、儀器、儀表和測(cè)量領(lǐng)域大量使用的一種基本測(cè)量工具有關(guān)數(shù)字電壓表的書(shū)籍和應(yīng)用已經(jīng)非常普及了。這里展示的一份由 ICL7106 A/D 轉(zhuǎn)換電路組成的數(shù)字電壓表（數(shù)字面板表）電路，就是一款最通用和最基本的電路。

　　與 ICL7106 相似的是 ICL7107 ，前者使用 LCD 液晶顯示，后者則是驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管作為顯示，除此之外，兩者的應(yīng)用基本是相通的。

　　電路圖中，僅僅使用一只 DC9V 電池，數(shù)字電壓表就可以正常使用了。按照?qǐng)D示的元器件數(shù)值，該表頭量程范圍是±200.0mV。當(dāng)需要測(cè)量 ±200mV 的電壓時(shí)，信號(hào)從 V-IN 端輸入，當(dāng)需要測(cè)量 ±200mA 的電流時(shí)，信號(hào)從 A-IN 端輸入，不需要加接任何轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，就可以得到兩種測(cè)量?jī)?nèi)容。

　　也有許多場(chǎng)合，希望數(shù)字電壓表（數(shù)字面板表）的量程大一些，那么，只需要更改 2 只元器件的數(shù)值，就可以實(shí)現(xiàn)量程為 ±2.000V 了。更改的元器件具體位置和數(shù)值見(jiàn)下圖的 28 和 29 兩只引腳：

　　在有了一只數(shù)字電壓表（數(shù)字面板表）之后，按照下面的圖示，給它配置一組分流電阻，就可以實(shí)現(xiàn)多量程數(shù)字電流表，分檔從 ±200uA 到 ±20A 。但是要注意：在使用 20A 大電流檔的時(shí)候，不能再有開(kāi)關(guān)來(lái)切換量程，應(yīng)該專門(mén)配置一只測(cè)量插孔，以防燒毀切換開(kāi)關(guān)。

　　與多量程電流表對(duì)應(yīng)的是經(jīng)常需要使用多量程電壓表，按照下圖配置一組分壓電阻，就可以得到量程從 ±200.0mV 至 ±1000V 的多量程電壓表。

　　測(cè)量電阻與測(cè)量電流或者電壓一樣重要，俗稱“三用表”，利用數(shù)字電壓表做成的多量程電阻表，采用的是“比例法”測(cè)量，因此，它比起指針萬(wàn)用表的電阻測(cè)量來(lái)具有非常準(zhǔn)確的精度，而且耗電很小，下圖示中所配置的一組電阻就叫“基準(zhǔn)電阻”，就是通過(guò)切換各個(gè)接點(diǎn)得到不同的基準(zhǔn)電阻值，再由 Vref 電壓與被測(cè)電阻上得到的 Vin 電壓進(jìn)行“比例讀數(shù)”，當(dāng) Vref = Vin 時(shí)，顯示就是 Vin/Vref*1000=1000 ，按照需要點(diǎn)亮屏幕上的小數(shù)點(diǎn)，就可以直接讀出被測(cè)電阻的阻值來(lái)了。

　　在產(chǎn)品數(shù)字萬(wàn)用表中，為了節(jié)省成本和簡(jiǎn)化電路，測(cè)量電流的分流電阻和測(cè)量電壓的分壓電阻以及測(cè)量電阻的基準(zhǔn)電阻往往就是同一組電阻。這里不討論數(shù)字萬(wàn)用表的電路，僅僅是幫助讀者在單獨(dú)需要使用某種功能時(shí)，可以有一定的參考作用。

　　下圖是一個(gè)最簡(jiǎn)單的 10 倍放大電路，運(yùn)算放大器使用的是精度比較高的 OP07 ，利用它，可以把 0～200mV 的電壓放大到 0～2.000V。在使用的數(shù)字電壓表量程為 2.000V 時(shí)，（例如 ICL7135 組成的 41/2 數(shù)字電壓表，基本量程就是 2.000V。）特別有用。

　　如果把它應(yīng)用在基本量程為 ±200.0mV 的數(shù)字電壓表上，就相當(dāng)于把分辨力提高了 10 倍，在一些測(cè)量領(lǐng)域中，傳感器的信號(hào)往往覺(jué)得太小了，這時(shí)，可以考慮在數(shù)字電壓表前面加上這種放大器來(lái)提高分辨力。

　　在電流或者電壓的測(cè)量中，經(jīng)常遇見(jiàn)測(cè)量的并不是直流而是交流，這時(shí)候，絕對(duì)不可以把交流信號(hào)直接輸入到數(shù)字電壓表去，必須先把被測(cè)的交流信號(hào)變成直流信號(hào)后，才可以送入數(shù)字電壓表進(jìn)行測(cè)量。下圖就是一個(gè)把交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成為直流信號(hào)的參考電路。（說(shuō)明：更好的交流轉(zhuǎn)換成為直流的電路是一種“真有效值”轉(zhuǎn)換電路，但是由于其專用芯片價(jià)格昂貴，多應(yīng)用在一些高檔場(chǎng)合。）

　　本電路中，輸入的是 0～200.0mV 的交流信號(hào)，輸出的是 0～200.0mV 的直流信號(hào)，從信號(hào)幅度來(lái)看，并不要求電路進(jìn)行任何放大，但是，正是電路本身具有的放大作用，才保證了其幾乎沒(méi)有損失地進(jìn)行 AC - DC 的信號(hào)轉(zhuǎn)換。因此，這里使用的是低功耗的高阻輸入運(yùn)算放大器，其不靈敏區(qū)僅僅只有 2mV 左右，在普通數(shù)字萬(wàn)用表中大量使用，電路大同小異。

　　在溫度測(cè)量和其他物理及化學(xué)量的測(cè)量中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)“零點(diǎn)”的時(shí)候信號(hào)不是零的情況，這時(shí)候，下面的“電橋輸入”電路就被優(yōu)先采用了。可以根據(jù)被測(cè)信號(hào)的特點(diǎn)，用傳感器替換電橋回路中的某一個(gè)電阻元件。數(shù)字電壓表的兩個(gè)輸入端也不再有接地點(diǎn)，作為一種典型的“差分”輸入來(lái)使用了。

　　電橋輸入電路的變種還可以延伸到下面的電路，這是一個(gè)把 4～20mA 電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字顯示的電路。它的零點(diǎn)就是 4mA 而不是 0mA 。當(dāng)輸入零點(diǎn)電流為 4 mA 的時(shí)候，利用 IN- 上面建立起來(lái)的電壓，抵消掉 IN+ 由于 4mA 出現(xiàn)的無(wú)用信號(hào)，使得數(shù)字電壓表差分輸入=0，就實(shí)現(xiàn)了 4mA 輸入時(shí)顯示為 0 的要求。隨著信號(hào)的繼續(xù)增大，例如到了 20mA ，對(duì)數(shù)字電壓表來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于差分輸入電流為 20-4=16mA ，這個(gè) 16mA 在 62.5R 電阻上的壓降，就是數(shù)字電壓表的最大輸入信號(hào)。這時(shí)候，把數(shù)字電壓表的基準(zhǔn)電壓調(diào)整到與 16*62.5=1000mV 相等，顯示就是 1000 個(gè)字！

　　應(yīng)用提示：

　　1.數(shù)字電壓表（數(shù)字面板表）的具體應(yīng)用電路是何止千萬(wàn)的，只要掌握了一些最基本的應(yīng)用，就可以舉一反三地越來(lái)越熟練，熟就能生巧，就能按照您的構(gòu)思去得心應(yīng)手地用好它！

　　2.盡管數(shù)字電壓表的輸入阻抗可以達(dá)到 1000 兆歐姆，但是，這個(gè)阻抗僅僅是對(duì)輸入信號(hào)而言的，與通常電力系統(tǒng)泛稱的“絕緣電阻”有著天壤之別！因此，千萬(wàn)不能把高于芯片供電電壓的任何電壓輸入到電路中！以免造成損失或者危險(xiǎn)！

　　3.數(shù)字電壓表（數(shù)字面板表）屬于一種測(cè)量工具，其本身的好壞直接影響到測(cè)量結(jié)果，因此，上面所有例子中，其使用的電阻要求精度均不能低于 1% ，在分流、分壓和標(biāo)準(zhǔn)電阻鏈中，最好能夠使用 0.5% 或者 0.1% 精度的電阻。電路中使用的電容器也要求使用一種俗稱為 CBB 的電容，除各別地方之外，一般是不能使用瓷介電容的。

　　4.不要在電路本身沒(méi)有送上工作電源的時(shí)候就加上信號(hào)，這很容易損壞芯片。斷掉工作電源前也必須先把信號(hào)撤掉。

　　5.數(shù)字電壓表（數(shù)字面板表）的使用和擴(kuò)展應(yīng)用，還必須很好閱讀產(chǎn)品供貨商提供的說(shuō)明書(shū)，千萬(wàn)不要急于送電使用它。