探索ICL7116/ICL7117：3½ 位带显示保持功能的ADC

在电子工程师的日常设计中，模拟到数字的转换是一个关键环节。今天我们来深入了解一下Maxim公司的ICL7116和ICL7117这两款3½ 位的模数转换器（ADC），它们在数字面板仪表等应用中有着广泛的用途。

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一、产品概述

ICL7116和ICL7117是3½ 位的单片模数转换器，与ICL7106和ICL7107类似，但增加了一个保持（Hold）引脚。这个引脚使得用户可以“冻结”读数，方便在需要的时候记录数据。ICL7116可直接驱动LCD显示屏，而ICL7117则用于驱动LED显示屏。

这两款转换器具有高输入阻抗的特点，采用双斜率转换技术，能够自动抑制工业环境中常见的干扰信号。同时，它们还具备真正的差分输入，在进行比率测量（如欧姆或桥式传感器测量）时非常有用。此外，Maxim为ICL7116和ICL7117增加了零积分器相位，消除了超量程残留和滞后效应，并且通过降低翻转误差和零读数漂移，实现了高精度测量。

二、应用领域

ICL7116和ICL7117可用于各种数字面板仪表应用，主要涉及模拟数据的测量和显示，包括但不限于以下方面：

1. 压力测量：在工业自动化中，准确测量压力是至关重要的。
2. 电压测量：无论是电子设备的电源电压监测，还是电路中的信号电压测量，都能发挥作用。
3. 电阻测量：对于电阻元件的检测和评估。
4. 温度测量：在环境监测、工业控制等领域有着广泛应用。
5. 电导测量：在化学分析、水质监测等方面有重要意义。
6. 电流测量：对电路中的电流进行实时监测。
7. 速度测量：在机械运动控制等领域的应用。
8. 材料厚度测量：在制造业中用于质量控制。

三、典型工作电路

文档中给出了ICL7116和ICL7117的典型工作电路图，以200mV参考电压为例。电路中包含了模拟输入、显示驱动等部分，通过合理的元件配置，实现了信号的转换和显示。在实际设计中，工程师可以根据具体需求对电路进行调整和优化。

四、产品特性

1. 改进的第二货源：为设计提供了更多的选择和保障。
2. 保持引脚：允许无限期显示保持，方便用户记录数据。
3. 板载显示驱动能力：无需外部电路，可直接驱动LCD（ICL7116）或LED（ICL7117）显示屏。
4. 高阻抗CMOS差分输入：具有低噪声（<15μVp-p），无滞后或超量程残留现象。
5. 片上时钟和参考：简化了电路设计。
6. 零输入零读数：确保测量的准确性。
7. 真极性指示：适用于精密零位应用。

五、引脚配置

文档详细给出了ICL7116和ICL7117的引脚配置图，包括各个引脚的功能和位置。工程师在进行电路设计时，需要根据引脚配置来正确连接元件，确保芯片的正常工作。

六、电气特性

1. 绝对最大额定值

• 电源电压：ICL7116的V+到V-最大为15V；ICL7117的V+到GND最大为+6V，V-到GND最大为 -9V。
• 模拟输入电压：在输入电流限制在100μA的情况下，输入电压可超过电源电压。
• 参考输入电压：范围为V+到V-。
• 时钟输入：ICL7116的测试引脚到V+，ICL7117的GND到V+。

2. 功率耗散

不同封装的功率耗散有所不同，陶瓷封装为1000mW，CERDIP封装和塑料封装为800mW。

3. 工作和存储温度范围

工作温度范围为0°C到 +70°C，存储温度范围为 -65°C到 +160°C，引脚焊接温度（60s）为 +300°C。

4. 电气参数

包括零输入读数、比率读数、翻转误差、线性度、共模抑制比、噪声、输入泄漏电流、零读数漂移、比例因子温度系数、电源电流等参数。这些参数在不同的温度条件下有着不同的表现，工程师在设计时需要根据实际应用场景进行考虑。

七、Maxim优势

1. 保证过载恢复时间：在输入信号超出量程后，能够快速恢复正常测量。
2. 显著改善的ESD保护：所有引脚能够承受超过2000V的静电放电（ESD）水平。
3. 低噪声：确保测量的准确性和稳定性。
4. 关键参数在温度范围内有保证：在不同的温度环境下，依然能够保持良好的性能。
5. 可忽略的滞后效应：提高了测量的精度。
6. Maxim的质量和可靠性：为产品的长期稳定运行提供了保障。
7. 增加输入电流的最大额定值：输入电压在输入电流限制在±1mA的情况下可超过电源电压。

八、详细描述

1. 保持输入

Hold输入是一个数字输入，其逻辑阈值大约在V+和测试（ICL7116）或V+和地（ICL7117）之间。无论Hold输入状态如何，ICL7116/ICL7117都会持续进行转换。当Hold输入连接到V+时，显示锁存脉冲被抑制，显示锁存器不会更新；当Hold输入为低电平时，芯片在每次转换结束时更新显示。Hold输入与CMOS兼容，可以通过连接到V+的开关或PNP晶体管来驱动。

2. 参考电压

与ICL7106和ICL7107不同，ICL7116和ICL7117没有参考低输入，参考电压应施加在参考高（REF HI）和公共端之间。

九、订购信息

文档提供了不同封装和温度范围的订购选项，包括PDIP、CERDIP、LPCC、MQFP等封装形式，工程师可以根据自己的需求进行选择。

十、总结

ICL7116和ICL7117是两款性能出色的3½ 位模数转换器，具有高输入阻抗、高精度、低噪声等优点，并且增加了显示保持功能，为电子工程师在设计数字面板仪表等应用时提供了更多的选择和便利。在实际应用中，工程师需要根据具体的需求和场景，合理选择芯片和设计电路，以充分发挥其性能优势。你在使用类似的ADC芯片时，有没有遇到过什么问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。