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"
国营第八七八厂
、。
CB7126
3M 位(十进制)模数转换器|
筒事说明
CB7126型咔位(十遗精)模教转换稽，是仿美国 ICL712;; 型的产品，宫是 110 ，1 型产品的珠进型.该电
路采用 CMOS工艺，具有三大特点 s 一是集成度高.官具有全部必须的有源元件，已将模拟电路部分利数字电
路部分集成在-个单片上，并包括有时钟、基准、七段译玛棒、液晶显示驱动器，可室捷连接浓晶片显示.二
是精度高.内含自稳霉电路，稳零值 /þ 于 10 "V. 零添小7" 1μvrc. 输入偏置电流最大 10PA. 翻转误差小
于 1 个字.其三是功辈革低，官设计.Iit用 9V 电池工作，电源也流最大 100μA. 电池寿命达 8000小片.由于它具
备上述'带点，傻得组装数字画棋友变得极 V 简单，只者外击美七个无源元件和-个浓品显示器.同时酒w.也方便，
成本降低.如w:外加-片 DG4030 周异或门及其官外国元件即可装满袖珍式数字嚷用袭，此外，配置不同的换
能头还却做底数字显示的温度计，压力计等.
‘唱'
汇，
外引钱捧到
V~ 一一电源正端
v-一一电源负端
POL-一极性显示 23 〈负显示)
电i+
D,
'C.
BP 一一液晶显示片背电极
。 SC:
剧，m
恒 mME
Emi
-ha-h 也
四
USC.
INT 一连接积分电容
TEST
BUFF一一连接积分电阻
1tK1' IÐ
.
8~ J.O
C+REP.
C-Il!fl
。SC1 ， 2 , 3一时钟外接元件端
1M Ht'
1NLO
(A 1"" G1) 一一个位笔划显示
凰 hm
凰"hb
tn"
A/Z 、
.....
(A2'" G2) 一一十位笔划显示
BUFF
(A 3 "， Gs) 一一百位笔划显示
INT
d.
INHI-'-，输入电压高端
INLO-一输入电压低端
:9),(,
v-
A/Z一一连接自梳苓电容
,
曹
AB4--千位笔划显示
COM一一模拟共模电压设量瑞
他肌
c+ 回F一一外接基准电容负压端
C-RBP一一外接基准电容正压端
REFHI-外接基准电阻高位端
封装形式r P
REFLO- 外接基准电阻低位端
TEST- 数字地设置端及测试端
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工作原理
由电原理图可见 CB7126 由模拟和数字电路两大部分边成.模拟电路部分包括输入缓
冲放大器‘积分器、比校器、模拟电路基准电压源等.数字电路部分包括时钟发生电路、
分频器、逻辑控制单元十进计数器、锁存器、译码器、液晶显示驱动器租数字电路电源
基准等.-
!
CB7126为三相双积分式 A/D 变换器，所谓‘三帽现识分式"指捕是， CB71268h
每个测量周期按时间分成三阶段，并在这时间内完成两次积分。即 (1) 自动校零 (A/L})
阶段， (2)采样积分( INT) 阶段(对被测信号积分); (3) 比较积分 (DE) 阶段(对基准
信号反积分) •
,
CB7126工作中的时间分配是这样的z 因为它是十进制 3 去位 A/D 变换器，满量程可
读最大数为 1999 ，当计数器每计满2000个脉冲数，将产生→次溢出。比较现分阶段，计
数器所计的脉冲数应反映被捕信号的大小，所计脉冲数的范围应是3 币 200D个脉冲 ， CB
7126的一个完整测量周期用 4000个脉冲来完I$t.而对采棒积分固起晴 i司为 ~O()陀?脉冲计
数，这佯自动模刹阉为 1000-300 。脉:中别战时!可分配通过逻辑撞制'电胁~:八
下图是 CB7126测负极性电压时，时间分配示意图.
\ ，./、
下面分别叙述各阶段内电路的动作 E
飞
AI' ←一斗。:T 牛一午四→---=--L
i/:\
.
I
轧
!
~
\
P:主--J丁:平
1←…"一→ 100~ 个--_
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可争"''''_
回董.啥
0-2:;v
'苦难锺!E，1t WiA.信号
写
j
自动枝零 (A/Z) 阶段:电路内的模拟开关在逻辑控制电路的控制 F ，开关 IN l'、
DE 断开， A/Z 闭合。使内电路与连接外接信号的两输入端脱离，而与模拟公共端接
通，形成输入短接状态，此时比较器输出应为零，如不为零，则由于比较器输出至积分
.帮输入端之间的反馈回路己闭合，存在于比较器输出端的总漂移电压对CAZ充电，以补
偿缓冲器 L 积分器和比较器本身的失调电压，因为失调补偿电压取自比较器的输出端，
横零精度很高，仅受系统噪声的限制，输入失调电压可小于 10μv. 在这阶段的另一个动
作是基准电容 CREF被充电到基准电压值.
采样积分阶段:模拟开关 DE 、 A/Z断开而 INT 闭合.结果自动校零电路断开，同
时使电路内输入端短接处拆除.并通过输入高端和低端与信号接通。变换器开始对输入
312
1
J
曹
端志酶的差模电压进行一回定时间 TINT 的采梓积分.在计数器计满 1000个脉冲时，积分
，横锦输出电压为，
. ‘"
YGf。可汁乙:τj:INT
、
M = J Z I N T VAS
式中: TINT 为采样时间
由于输入端的共模电压范围很宽，因此允许被测的差模输入信号电压范围也很宽，
如果输入信号电压和电源之间没有回路(浮地输入) ，输入低端可接到模拟公共端以建
"
立正确的共模电压.在这阶段的终了，被测信号的极性被测定了。
比辑旗耸阶段: '模拟开关 A/Z ， INT 断开， DE(:) 或 DE(-) 闭合 ι:基准电压的极性
t
两蝴酶聊时蜘也睡嘱镰证，控制模拟开关正确的接通基准电容器，以相反的极性电压替换
输入信号，选行反军民分，使积分器输出返回到零.设返回到零的时间为 TOE ，费}输入信
号大小与积分辑输出返回到零的时间关系，可推证如下:
反积分时，积分器输出
E
t
、
~J{!DEVRE山
.R
1)l1' • ,CUlT Jo
VOEO=VINTOOEO- V INTO-
,
当积分器输出为零时
O
·.v
TlNT >气
ToE
~.
=RI盯. eI盯 -Via-RINT·CINT VREF
iD-
vmF
VEEF
m
VEEF
u
u
T孟J.iDEZEiJNDB= 丁丽Ol~OE
式中: Nnn 'F' 1000 为采样时间内的时钟脉冲数
NOE
为比较时间内的时钟脉冲数
上式说明:输入信号大小与税分器输出返回到零的时间成正比。如时间 TDE用时钟
脉冲数NOE表示，则输入信号大小转换成相应的脉冲数，实现了 A/D 转换.
比较器的输出送入遐再控制单元，由控制单元送出驱动信号，不断重复产生 A/Z ，
INT 、 DE 三个阶段的模拟开关控制信号，并控制计数器、锁存器、译码器、澳晶驱动
‘
戒严作，使液晶显示出相应于输入信号大小的数字.
基本用法中的几个问题
舍
1.时钟的严崖方法和频率选择:时钟的产生方法有三种可供选择，图 (a) 为外接振
荡器， (b) 为外接晶体， (c) 为外接 RC相移网络宫和内部三个原相器组成环形振荡器.
ts
14
扩
sd
,
SOPF
,
(b)
(a)
因
,
各种时钟产生的方法
(c)
313
\
、
、
k
当使用外搂振荡器时要求输出振荡幅度 5v 左右，振荡频率可在48K lIZ-1SKHZ辘圈内
选取.为了取得抑制工频干扰的最佳效呆，一般取工频50HZ 的整数倍.为了提高精度
和稳寇性，则可选择外接晶体.而为了经济和方便，可选择 RC 网络组成内部时钟， RC
数值的计算方法是首先选取 C.
('一般取 C=50pf) ，电阻则由所要求的频率由下式计
算=
i-RJ
为抑制 50HZ 工扳干扰，可i踉f=40KHZ. 由 (4) 式可算得 J
R=22审 KQ 。频率的选择由双积分基本原理决寇，~可能取很高.如取48KHZ ，即
,
3 次/秒读数;测试速度纯为 30()毫秒.当被捕信号的变化速度高于此值，如用于多蹄巡
回检测则不能适用，商提高时钟频率，将发生读数跳字的不稳寇现象.
2. 基准电压竭选择 z 在对温度摞移要求不严的情况下使用时，基准电压可采用简
便的方法获得，如圈 (a) 所示，在第 35脚，部电摞之闯串→个国寇电阻~电位糖，)J..电位
器捕头取得所需分压。为滔除由于基准电压随温度漂移而引入随误差，可在电位"前两
喝并联:海Bi霄，其联绪如 i驾 5(b) 、 (c); 阻值以保证基准电压为 100mv 设置.
, , '‘如÷
e 屯ι
图
基准电压连接囱
1000
基准电压数'撞由。)式 YREP= 证::"'_::__YIN 可得，要产生满量程输出时，需计入的脉
,.;
i 飞 υ jj;
,
呻数NDE=2000 ，所以应取
VREF= 去 YI*'f满量程)
翁
‘
对于满量程20'&也亏的数字电应表头，应凋电位器中心抽头的电应为 Y B.EF= 100皿 V ，
但在很多应用场合 J\/D 是接到传感器上，传感器额定输出往往不是整数，而这时我们
还希望显示满舔读数，这在输入电压和数字读数之间，存在不等于 l 的量程因子，基准.
电压则不是一个等数值.
代替输入信号进行比坡积分的基准电压是建立在基准电容器上的，电容量的选择一
般取CREF=O.lμ f，当存在大的共模电压(基准电压低端不接模拟公共端) ，并用 2 00 m守
\量程时，需取较大的电容值，以防止翻转误差过大，此时可取 C REP =
转误差不超过 0.5 个字.
31 t
O. 1!! f ，能保持翻
t 积分回路元件的选摔
扩，积分电阻z 积分电阻的大小确定了积分电流的大小. CB7126 的输入缓冲放大器和
积分器两者的满量程输出，以模拟公共端为基准，其摆幅标称值可达土 2 伏，同时两者
都有 6 !J. A静态也流的A类输出级，忽略非线性，官们能提供 l !J. A 的驱动电流.积分电阻
大小会使.积分电流趟出放大器的负载能力，另外在采样时间既寇条件下，并会使积分器
的输出趋于饱和。但积分电阻也不能太大，以致引起通向印制板的漏电流产生误差.通
i;ikr
h
常满量程2 伏表头取RINT 为 1.8MQ左右，满量程200mv 则取RINT为 lS0K Q左右为最佳.
如调试时左现对于输入相等的近于满量程的正负信号读数差异很大，则说明电路对称性
不好，可适当加大阻值降低积分斜率，但也不能加太太多，并需检查是否由此而引起零
区边常现象和读数偏大的误差.
积分电容:积分电容的选择蜒应考虑官租积分电阻组成的等娘袄分 i咕间常数远大于
采样 !i才间，以保证直线性识分，又应保证满量程时飘分器输出得到最大不失真摆幅.由
卜.
此如用不同时钟频率，电容值应且比毒集鼠编掩禽幽提幅.对于每秒三次读数CINT 的标
称值是 0.047μ ，对于筹费1 京猿擎霹鄂IWf为 0.1~民J. 这可简单倩算如下 z 对于 i 次/秒
读数，满量疆为2QOJD;T能表头二-由于缓冲器输出电流的限制，积分电阻
:\ R'ÎN'Î'二14=坐旦旦=200KQ ，为堆挣满量程输出达2V ，由 (1) 式应取
'且。，Lm
l11A
C
情
VlNa • TUI1'
IIIT 干辛"t" • -JlUJT 、
250ms
i;: 2oõìëõ--=O.125μf齿。.
15
200帽 T •
J..L
f
l'!i' ，-:就势积势电睿糖必须是选择先虞吸收效应泌的聚丙烯 (p()ly p-ropy Ience) 电容以
防止翻转误差.
积分延迟补{尝电阻=在时钟频率较高 (3 次/秒读数〉的情况下，由于枫分器的频
带不够宽，，flì出电压将延迟一段时间，结果将使数字电压表显示数字出现等区过窄现象
〔即输入电压为零时，显示不为苓)这种延迟效应可通过和积分电容串联一个小电阻 R'
来补偿.其作用是枫分电流通过电阻，使现分器输出垫起一个电压来.电阻的大小在3
次/秒读数时可取7忌。 Q.
自校霉电容 GA/Z: 为了消除缓冲放大器，积分器和比较器的输入失调及其漂移，
‘
在每次采样测量之前选行一次自动校零.校零是通过在比较器输出端将总的漂移电压，
4事
在校苓期间对校苓电睿器充电，并令其电压极性和输入失调电压相反来实现的.校零电
睿的大小对系统噪声有些影响，对于 200 皿v 量程，为减小噪声电容量可取太强，如取
0.33μfo 对于2v量程则应适当减小容量可取0.033μ ，以提高从过载恢复到正常工作的
速度.
‘
4.
1)'、撒点显示方法
CB1126本身只有液晶背电极驱动端，而没有提供小数点显示驱动端.为显示小数
点，还需另加辅助器件，对于固寇 i商小巍点显示可简单的用 CMOS六反相器DG4069 ，
对于可变的小数点显示可用 CMOS 四异或门 DG4030来获得，线路边接如圈 (a) ， (b) 所
示.为了说明小数点显示原理，先简单说明关于液晶显示器的基本用法和要求。液晶显
\,
31~
至 LCD 背电链
V++
。。4-NE
'
至 LCD;肯电.
Z
J 吃a: yllì装号.~. ~，~
r'\:.气:-f~，
"&"
i\
电.
叫阁，小'数:海显示驱动电路
.
'(b)
l
‘.伞 '1
，、飞，
、'''.，
示器由公共的背电极和组成每个字的各段段电极组成。背电极要求接不含直流成分的方
波电压，方波的幅度和频率，随液晶显示器的型号而不同. CB7126从 BP端输出的方波
幅度标称值为 5v ，颜率为 5()阳，海晶羁神精乓售穿制腿型号丽异， CB71 :z 6 要求
液晶显示器的工作电压标称值为坷，当小鼓点电援上跑方撞疆军'电压也是 5v ， 50HZ 的
方波，并与背电极的驱动电压极性相异时iLj 则小擎都蝠'被饿亮，同相时则熄灭.和掖
晶背电极极性相反的小数点点亮驱动信号，一种方法可从背电极输出端再经一每反梧器
来取得。另一方法可用异或门来获得，接异或门的真值表(图 7a) ，加在异或扭输入端
的背电极方波信号与另一输入端的直流高电平信号异或的结果，输出的方被第号与背电
i 输入 i 输出
l坐车im
00 I 户。‘
I 0 1 I
输入 A
l'
ljoll
1
0
1几ru-
(a)
. (b)
异或门真傻麦及输出波型
极方波信号极性相反(图 b) 。而与直流低电平相异或则极性相同采用鼻或 n 输入控制
信号用直流电平，便于选择控制实现量程自动转换。对于未选中的输入端应通过电阻和
数字系统的地 TEST 端连接.
•~ i
…
今时 5
"
~16
、
'
-
•
111
极限值
」五马，
""
在唁
电
Vs
电源电压 (V+-V-)
!
Vr
模拟输入电压
I
VREF
基准输入电压
VCP
时钟输入
PD
功耗
IA
工作环境温度
lTs
!
数
数
:ÍI~
i
-.
单
I
15
V+......V=-__
V +......V _
陶瓷/面亡二I
V
V
V
1…工7飞
。，...， 7o
'c
!如 150
"西IÞ)
位
----i一 V
测试至 V+
贮存温度
T~
值
300
'c
." 1
℃
电参数测试图
'-.、 4
「|J 门
唱摩
1
C871U
18
日
317
电参数( TA=25 'C, fcp=16KHz ，除非另有说明〉
Il--LPIlif--ili--
参
额定值
测试条件
数
y'I!.. O~~V
I 量程
=200.oznV
零输入读数
1
比率读数
最小|典型 l 最大
一←
土 000.0! 十 000;0
-000.0
量程 =200mV
线性度
|或 =2:ÕÕÔÝ
I VCM= 土 1 V
y:IN oy _
量程
共模抑制比
,
=20O:OmV
1- 1
I
士 0_2
土 0.2
十l
I
50
VIN=OV
噪声
量程嚣 200.omV
l二皂白白-
I v. V/V
μV
二
I
VIN=199.0皿 v
。'C <:TA <10 'C
外部、参考 OPPm/'C
(不包
电源电流流
I s 括公共电
)
10
1.. .pA
1
I
1Ul
1h畏叫娟 二俨伊阳fm/
5ω0'
'1
100
IμA
王]互 I
3.2
r工
ViN=OV
模拟公共电压
相对正电源)
1 端与 32 端之间接
250KQ
模拟公共电压沮度系数
同上
•
1
PK-PK 背电极驱动
_1
→一-
功耗电容
~
。'C <TA<70 'C
标度因子温度系数
电压
I
计 数
VIN=OV
零读数漂移
PK-PK 段驱动电压 -
I
Vm=OV
1000
15
二)‘
且三也 数
民 字
读数字
干「 [tt_ 数
VINZVREF
999 999/1000l
VRBP=100mV|
VI户 V户 200.0mV I -1
翻转误差
单位
V~-V-=9V
V 牛一 V_=9V
→一-一一一一→一
相应时种频率
*1 段关闭时，背电极驱动与段驱动电压同相
I
-4
80
I
5
广~-I--;-l
工 I-_~一巳
! PPm/ 'C
lL
、
。
段接通时，背电极驱动与段驱动电压反相，频率为 20X 变换率，平均直流成分小于
50mV
318
矗曾
5. 典型应用电路，
CB7126 可做成满量程200mv 或满量程2v 的数字电压表表头.下图分别给出的是满
量程200.0mv和2. OOOv ，速度为每秒一次读数， J拍 9伏积层电池供电的线路. 't?J;此裴头
为核心，外配各种辅助线路，即国f得到各种用途的袖珍或数字显示的仪表.
按 1塌
飞"
电』
飞.
吧
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.4...冒3O.0.V. ."J:-~
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篝 I 蝙
‘胁 JI(
l喘
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E 也
电量"
回B.簸 flm.ov. 118..自由民
319