Multi-Meter Display Converter Eases DMM Design

2018-05-07
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双斜率模数转换器由于具有自动调零、输入极性检测、差分输入和良好的线性度等特点,在过去得到了广泛的应用。虽然双斜率转换器的转换速度比SAR和FLASH型转换器慢,但对于数字万用表(dmm)、温度系统、衡器和面板仪表来说,双斜率转换器是经济有效的。目前双坡产品的年使用量已达1000万台。即使每年都有这么多的零件被装运,仍有很大的改进空间。
目前,它需要大约60个外部部件(许多精度在性质上)才能将典型的26量程、31/2位数字DVM推向市场。其中许多外部元件用于LCD报警器驱动、范围和功能选择、交直流转换和故障保护。ICL7139只添加了20个外部组件,构建了一个完整的自动量程33/4位数字DVM。ICL7139的主要特点是:快速自动量程、连续性检测、低功耗CMOS(20mW)和LCD显示驱动器,包括信号器和小数点。再加上一次外部调整,已经很低的31/2位数字dvm的成本可以进一步降低。
首先回顾双斜率转换的概念可能是有益的。它是一种模数转换技术,是集成/电荷平衡转换技术的一个子类。一些典型的特点是:高输入阻抗,良好的线性度,以及良好的抑制线频率噪声(正常模式抑制)。两个缺点是外部转换速度慢。
双斜坡变流器的基本框图如图1所示。未知输入电流(IIN)在积分电容器(CINT)上积分固定的时间量(TINT),然后与参考电流(IREF)解集成一个可变的时间量(TDEINT)。IIN/IREF的比值等于TDEINT/TINT。因此,通过使色调等于1000个时钟周期,TDEINT等于(IIN/IREF)*1000。通常在输入端增加一个电压-电流转换器,将用户与系统的低输入阻抗隔离开来。
图2是ICL7139的简化框图。数字部分包含控制逻辑、计数器、显示解码器和驱动程序。数字部分由VCC和digital Common供电,后者比VCC低约3.1V。振荡器(通常为120kHz,用于测量60Hz交流电)除以2,以产生内部主时钟。图3中的模拟部分包括积分器、比较器、基准、模拟缓冲器和几个模拟开关。根据功能,模拟部分由VCC供电至VEE,或从VCCto供电至模拟公共线。
模拟共线电压比VCC低约3V,由温度补偿齐纳二极管导出。其典型温度系数为±50ppm/oC。它可以提供大量的电流(20mA),但只能吸收约20μa

万用表显示转换器简化了数字万用表的设计

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