ILC7107芯片的功能及工作原理剖析

ICL7107/ICL7106（用于驱动LCD液晶显示屏）是高性能、低功耗的三位半A-D转换器，可用于直接驱动LED数码管或液晶屏。双列直插塑封器件为40引脚，贴片式封装为44引脚器件。本文内容重点在ICL7107（双列直插40引脚）器件应用原理的分析。

ICL7107是双积分型的A-D转换器，内部还集成了A-D转换器的模拟部分电路，如缓冲器、积分器、电压比较器、正负电压参考源和模拟开关，以及数字电路部分如振荡源、计数器、锁存器、译码器、驱动器和控制逻辑电路等，使用时只需外接少量的电阻、电容元件和显示器件，就可以完成输入模拟信号到数字信号的转换。ICL7107的一个周期为用4000个计数脉冲时间作为A-D转换的一个周期时间，每个周期分成自动稳零（AZ）、信号积分（INT）和反积分（DE）3个阶段。内部逻辑控制电路不断地重复产生AZ、INT、DE 3个阶段的控制信号，适时地指挥计数器、锁存器、译码器等协调工作，使输出对应于输入信号的数值。而输入模拟量的数值在其内部数值上等于计数数值T，即：（引脚）VIN的数值=T的数值或V_IN=V_REF（T/1000）式中，1000——积分时间（1000个脉冲周期）；T——反积分时间（满度时为2000）。ICL7107内部模拟电路和数字电路，两者的工作是互相联系的。一方面由控制逻辑产生控制信号，按规定时序将多路模拟开关接通或断开，保证A-D转换正常进行；另一方面模拟电路中的比较器输出信号又控制着数字电路的工作状态和显示结果。

ICL7107的重要引脚排列：引脚1和26是ICL7107的正、负极。31脚为模拟信号的公共端，简称模拟地，使用时应与30、35脚短接。TEST是测试端，该端经内部500Ω电阻接数字电路的公共端（GND），因两者呈等电位，故亦称数字地。30、31为模拟电压（输入信号）的正、负输入端。引脚2～20为LED的笔画（a1～g1）的驱动端，接至个位、十位、百位、千位等4位显示器的相应驱动端。POL为负极性指示的驱动端。引脚38、39、40（OSC1～OSC3）为时钟振荡器引出端，外接阻容元件可构成两级反相式阻容振荡器，典型振荡频率为45kHz。35、36脚分别为基准电压的正、负端，基准电压值的高低，决定着内部A-D转换的比例，从而决定着量程的大小。33、34引脚外接基准电容，29脚外接自动调零电容。27、28脚接积分电阻和积分电容。

ICL7107内部电路功能框图：

模拟电路由双积分式A-D转换器构成，电路如图3-4所示。主要包括2.8V基准电压源（E0）、缓冲器（A1）、积分器（A2）、比较器（A3）和模拟开关等组成。缓冲器A4专门用来提高COM端带负载的能力。这种转换器具有转换准确度高、抗串模干扰能力强、电路简单、成本低等优点，适合做低速A-D转换。每个转换周期分三个阶段进行：自动调零（AZ）、正向积分（INT）、反向积分（DE），并按照AZ→INT→DE→AZ……的顺序进行循环。

数字电路如图3-5所示。主要包括8个单元：时钟振荡器；分频器；计数器；锁存器；译码器；异或门相位驱动器；控制逻辑；LCD显示器。时钟振荡器由ICL7106内部反相器F1、F2以及外部阻容元件R、C组成。由时钟振荡器取得时钟信号，经分频后得到计数频率，对由前级A-D（模拟电路）转换电路来的频率信号进行计数、锁存和译码处理，以脉冲电压驱动LED显示器，显示出与输入模拟电压相对应的数字值。(www.xing528.com)

图3-4 ICL707芯片内部模拟电路功能框图

图3-5 ICL707芯片内部数字模拟电路功能框图