ICL7109是如何工作的？

摘要： ICL7109是一种高精度、低噪声、低漂移的双积分型12位A/D转换器，广泛应用于称重和压力测量等高精度测量系统，其工作原理主要包括模拟信号输入、积分过程、比较与输出以及控制逻辑等...

ICL7109是一种高精度、低噪声、低漂移的双积分型12位A/D转换器，广泛应用于称重和压力测量等高精度测量系统，其工作原理主要包括模拟信号输入、积分过程、比较与输出以及控制逻辑等多个部分。

ICL7109的工作原理

一、内部结构与引脚功能

ICL7109的内部电路由模拟电路和数字电路两部分组成，模拟电路包括模拟信号输入、振荡电路、积分电路、比较电路以及基准电压源电路，数字电路则包括时钟振荡器、异步通讯握手逻辑、转换控制逻辑、计数器、锁存器和三态门。

ICL7109为40线双列直插式封装，各引脚功能如下：

GND：数字地，0V。

STATUS：状态输出，当芯片处于积分或反向积分时输出高电平，自动回零时输出低电平。

POL：极性输出，高电平表示正输入。

OR：超射程输出，如果超射程则为高电平。

B1~B12：12位数据输出，其中B12为最高位，B1为最低位。

TEST：仅用于测试，输入低电平时所有位强制输出1，输入高电平时正常工作。

lben、hben：字节选择引脚，与MODE引脚配合使用，实现高低字节的顺序输出或握手模式操作。

ce/load：片选/加载引脚，当该引脚为低电平时允许数据输出，为高电平时禁止输出。

MODE：模式选择引脚，决定芯片工作在直接输出模式还是握手模式。

OSC IN/OUT/SEL：振荡器相关引脚，用于外接晶振或RC电路以组成不同频率的时钟电路。

RUN/HOLD：积分运行/等待引脚，控制A/D转换的进行与暂停。

SEND：握手模式信号引脚，指示外部电路是否有接收信号的能力。

V+、V：电源引脚，通常V+接+5V，V接5V。

REF OUT：参考电压输出引脚。

BUFFER：缓冲放大器输出引脚。

AUTOZERO：自动归零节点。

INTEGRATOR：积分器输出引脚。

INPUT LO/HI：差动输入引脚。

REF IN+/：差分参考输入引脚。

二、工作原理详解

1、模拟信号输入：模拟信号通过INPUT LO和INPUT HI两个引脚输入到ICL7109的模拟电路部分，这两个引脚构成差动输入，可以有效抑制共模干扰。

2、积分过程：ICL7109采用双积分法进行A/D转换，第一次积分将输入信号与基准电压进行积分，得到一个与输入信号成正比的中间电压；第二次积分则对该中间电压进行反向积分，直到达到一个预设的阈值，从而完成一次A/D转换。

3、比较与输出：在第二次积分过程中，当积分器的输出电压达到比较器的阈值时，比较器会输出一个信号，触发计数器停止计数，计数器的值就是输入模拟信号的数字化表示。

4、控制逻辑：ICL7109的控制逻辑负责协调整个转换过程，它根据外部输入的控制信号（如MODE、RUN/HOLD等）来控制转换的开始、结束以及数据的读取方式。

三、接口方式与应用

ICL7109提供两种接口方式：直接接口和挂钩接口，在直接接口方式中，当ICL7109转换结束时，STATUS引脚会发出转换结束指令，单片机可以直接读取转换后的数据，在挂钩接口方式下，ICL7109提供工业标准的数据交换模式，适用于远距离的数据采集系统。

ICL7109因其高精度、低噪声、低漂移以及价格低廉等特点，被广泛应用于称重、测压力等各种高精度测量系统中，在这些系统中，ICL7109可以将传感器输出的微弱模拟信号转换为高精度的数字信号，便于后续的数据处理和分析。

表格：ICL7109引脚功能一览表

相关问题与解答

问题1: ICL7109的主要应用场景有哪些？

答案：ICL7109因其高精度、低噪声、低漂移的特点，主要应用于需要高精度测量的场合，如称重系统、压力测量系统以及其他各种传感器信号的高精度测量系统。

问题2: ICL7109的双积分A/D转换过程是如何工作的？

答案：ICL7109的双积分A/D转换过程包括模拟信号输入、第一次积分（将输入信号与基准电压积分）、第二次反向积分（对中间电压进行反向积分至预设阈值）以及比较与输出（当积分器输出达到比较器阈值时，计数器停止计数并输出数字化结果），整个过程由ICL7109内部的控制逻辑协调完成。