19_01.pdf

Najsłynniejsze aplikacje

ICL7106, ICL7107

część 2

Część cyfrowa

Jak wynika z wcześniejszych rozwa−

żań, część analogowa zasilana jest peł−

nym napięciem. Natomiast część cyfro−

wa nie musi, a nawet nie powinna być za−

silana tak dużym napięciem.

Układ 7106 przeznaczony jest do

współpracy z wyświetlaczem LCD (ciek−

łokrystalicznym). Wyświetlacze tego typu

nie powinny być sterowane napięciami

większymi niż 6...9V. Z kolei wyświetla−

cze LED pobierają znaczny prąd, i przy

większych napięciach zasilania w ukła−

dzie scalonym wydzielałaby się nadmier−

na moc strat.

Dlatego choć część analogowa jest

identyczna w obu kostkach, część cyfro−

wa różni się zasadniczo. Jednakowe są

tylko liczniki, natomiast układy sterujące

wyświetlaczem i obwody zasilania są zu−

pełnie inne.

Na rysunku 12a (w poprzednim

numerze EdW) pokazano w uproszczeniu

budowę części cyfrowej kostki 7106. Za−

stosowano tu wewnętrzny stabilizator,

który na rysunku jest przedstawiony

w postaci diody Zenera. Choć w rzeczy−

wistości nie jest to zwykła dioda Zenera,

tylko scalony stabilizator, w efekcie uzys−

kuje się napięcie rzędu 5...6V do zasilania

części cyfrowej. Na rysunku pokazano, że

na wyjściach występują przebiegi prosto−

kątne. Zupełnie początkującym trzeba tu

wyjaśnić zasadę pracy najprostszego wy−

świetlacza LCD. Wyświetlacz taki ma

elektrodę wspólną – jest to jakby tylna

płytka wyświetlacza – stąd angielska na−

zwa BACKPLANE (w skrócie BP). Na tę

wspólną elektrodę przez cały czas poda−

wany jest przebieg prostokątny. W ukła−

dach 710X przy częstotliwości oscylatora

równej 40kHz ma on częstotliwość 50Hz

(40kHz : 800).

Na poszczególne segmenty wyświet−

lacza również podawane są przebiegi

prostokątne o tej częstotliwości. Jeśli da−

ny przebieg ma taką samą fazę, jak prze−

bieg podawany na elektrodę BP, wtedy

odpowiedni segment wyświetlacza jest

wygaszony. Jeśli natomiast przebieg na

danym segmencie jest w przeciwfazie

(czyli jest niejako odwrócony), wtedy da−

ny segment jest widoczny (staje się

ciemny).

W kostce 7106 końcówka 21 pełni

więc rolę wyjścia sygnału dla elektrody

wspólnej.

Końcówka TEST (nóżka 37) pełni dwie

rolę: po jej zwarciu do plusa zasilania na

AJSŁ YNNIEJSZE

YNNIEJSZE

APLIKACJE

wyświetlaczu powinny się wyświetlić

wszystkie podłączone segmenty. W prak−

tyce tej funkcji testowej się nie wykorzys−

tuje, bowiem powoduje ona podanie na

wyświetlacz napięć stałych, co w ciągu

kilku minut doprowadziłoby do jego nie−

odwracalnego zniszczenia. Końcówka

TEST jest natomiast wykorzystywana do

zasilania zewnętrznych układów (przykład

pokazano na rysunku 17c).

Układ 7107 przeznaczony jest do ste−

rowania wyświetlaczy LED (ze wspólną

anodą), które z natury pobierają znaczną

ilość prądu. Wyjścia kostki połączone są

wprost z segmentami wyświetlacza, bez

jakichkolwiek rezystorów ograniczających

prąd. Dla zmniejszenia mocy strat, część

cyfrowa zasilana jest napięciem około 5V,

i końcówka nr 21 pełni tym razem rolę

masy. Układy 7107 są bowiem w więk−

szości zastosowań zasilane napięciem

podwójnym. Na końcówkach wyjścio−

wych nie występują przebiegi prostokąt−

ne, zastosowano tam tranzystory MOS−

FET, zwierające poszczególne wyjścia do

masy. Tranzystory są tak wykonane, że

w typowych warunkach zapewniają prąd

jednego segmentu równy 8mA (wyjąt−

kiem jest końcówka nr 19, mająca po−

dwójną wydajność).

Źródło napięcia dodatniego (z zasady

jest to napięcie 5V) z konieczności musi

mieć dużą wydajność prądową. Przy za−

paleniu wszystkich segmentów (wskaza−

nie −1888, oraz jeden punkt dziesiętny),

potrzebny prąd wynosi 200mA. Nato−

miast wystarczy, gdy źródło napięcia

ujemnego ma wydajność rzędu 2mA.

Należy więc zapamiętać, że przy wyko−

rzystaniu kostki 7107 należy zastosować

podwójne źródło zasilania. Dodatnie na−

pięcie zasilające powinno wynosić 5V, na−

tomiast ujemne nie musi wynosić 5V –

może mieć wartość −9V...0V (przy ujem−

nym napięciu zasilania mniejszym od 5V

należy uwzględnić niezbędne marginesy

bezpieczeństwa, pokazane na rysunku 7).

W układzie 7107 końcówka nr 37 rów−

nież pozwala zaświecić wszystkie seg−

menty wyświetlacza.

Typowy układ zasilania kostki ICL7107

pokazany jest na rysunku 12b.

Ponieważ w układzie 7107 mimo

wszystko wydziela się znaczna ilość ciep−

ła, wynikające stąd zmiany temperatury

(związane choćby z różną liczbą zapalo−

nych segmentów wyświetlacza) mają za−

uważalny wpływ na wartość wewnętr−

Rys. 13. Zmniejszanie mocy strat

kostki ICL 7107.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/97

N AJS

Najsłynniejsze aplikacje

znego napięcia odniesienia (końcówka

COM), a tym samym dokładność wska−

zań. Właśnie dlatego do współpracy

z kostką 7107 często stosuje się zewnęt−

rzne napięcie odniesienia. Jeśli jednak

miałoby być wykorzystywane wewnętr−

zne źródło związane z końcówką COM,

warto dodatkowo zmniejszyć straty ciep−

lne, stosując w obwodzie zasilania wy−

świetlacza kilka szeregowo połączonych

diod świecących, jak pokazano na rysun−

ku 13. Ilość diod (1...4) należy dobrać eks−

perymentalnie, w zależności od koloru

oraz wymaganej jasności użytego wy−

świetlacza.

Układ pracy

Kostki 7106 i 7107 mają niemal iden−

tyczny układ wyprowadzeń, różnią się tyl−

ko opisaną wcześniej rolą końcówki nr

21. W kostce 7106 jest to wyjście do

elektrody wspólnej BACKPLANE, w kos−

tce 7107 jest to końcówka masy zasila−

nia.

Na rysunku 14a pokazano układ wy−

prowadzeń kostek. Końcówki wyjściowe

układu scalonego należy połączyć z odpo−

wiednimi punktami wyświetlacza. Rysu−

nek 14b pokazuje typowy rozkład wypro−

wadzeń 3,5−cyfrowego klasycznego wy−

świetlacza LCD (widok od strony wy−

świetlacza). W nawiasach podano wypro−

wadzenia wyświetlacza 4−cyfrowego –

jak widać układ wyprowadzeń jest bardzo

podobny. Z kolei rysunki 14c i 14d poka−

zują rozkład wyprowadzeń popularnych

wyświetlaczy LED o wysokości cyfry

12mm, podwójnych i pojedynczych.

Na rysunku 15a pokazano typowy

układ pracy kostki 7106, a na rysun−

ku 15b – kostki 7107. Pokazane wartości

elementów dotyczą zakresu ±199,9mV.

Dla zakresu 2V trzeba zmienić wartość

rezystora RINT na 470kW.

Dla uzyskania zakresów 19,99V;

199,9V lub innych, trzeba na wejściu do−

dać dzielnik rezystorowy. Wartości rezys−

torów tego dzielnika wejściowego mogą

być dowolne. Zazwyczaj, by

układ pomiarowy nie obcią−

żał badanego obwodu stosu−

je się rezystory o wartoś−

ciach 1...10MW. Powinny to

być dobrej jakości rezystory

metalizowane o tolerancji

1%. Z takim dzielnikiem

oporność wejściowa mierni−

ka będzie równa sumie re−

zystancji dzielnika. Nato−

miast bez dzielnika układ ma

niewyobrażalnie wielką re−

zystancję wejściową, rzędu

dziesiątek i setek gigaomów

(wynika to z bardzo małej

wartości prądu polaryzacji

wejść, rzędu pikoamperów).

W niektórych przypad−

kach użyte będą zewnętrzne

źródła napięcia odniesienia –

przykłady dołączenia takich

źródeł pokazano na rysunku

16.

W praktycznych układach

pracy trzeba jeszcze zaświe−

cić odpowiedni punkt dzie−

siętny (przecinek) na wy−

świetlaczu. W przypadku

kostek 7107 i wyświetlaczy

LED sprawa jest bardzo

prosta – wystarczy rezystor

(np. 680W) włączony między

wyprowadzenie wyświetla−

cza a masę (minus).

W przypadku wyświetlacza ciekłokrys−

talicznego sprawa jest trudniejsza, bo do

danego segmentu wyświetlacza trzeba

doprowadzić napięcie zmienne, o fazie

przeciwnej niż sygnał elektrody wspólnej

(BACKPLANE). W zasadzie należy wyko−

rzystać inwerter CMOS, np. 4049, 4069

czy 40106, jak pokazano na rysunku 17a.

Jednak dla jednego inwertera szkoda

„marnować” całego układu – pięć pozo−

stałych inwerterów będzie niewykorzys−

tanych. Dlatego w najprostszych zastoso−

waniach stosuje się trochę niecodzienny

sposób, pokazany na rysunku 17b. Co

prawda na segment wyświetlacza podaje

się napięcie o kształcie bardziej podob−

nym do trójkątnego, niż prostokątnego,

Rys. 15. Typowe układy pracy kostek.

jednak sposób ten jest skuteczny i nie za−

graża trwałości wyświetlacza.

W przyrządzie wielozakresowym, gdy

trzeba przełączać zakresy i zapalać na wy−

świetlaczu jeden z czterech punktów

dziesiętnych, warto zastosować sposób

z rysunku 17c. W zależności, czy bramki

będą typu EX−OR (CMOS 4030), czy EX−

NOR (CMOS 4077), punkt będzie zapala−

ny po podaniu na wejście bramki stanu

wysokiego (EX−OR) albo niskiego (EX−

NOR).

Przy zastosowaniu bramek CMOS, dla

uniknięcia uszkodzenia wyświetlacza, ko−

niecznie trzeba je zasilać napięciem

z końcówki TEST (nóżka 37), a nie peł−

nym napięciem zasilającym – wyraźnie

pokazano to na rysunkach 17a i 17c.

Dla zaawansowanych i dociekliwych

Rys. 14.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/97

Najsłynniejsze aplikacje

odniesienia w zakresie od

około 20mV do 2V. Oczy−

wiście stosownie do zakre−

su mierzonych napięć

można skorygować war−

tość rezystora RINT, we−

dług podanych wcześniej

wskazówek. Ponadto wca−

le niekoniecznie wskazanie

wyświetlacza musi być do−

datnie, gdy napięcie koń−

cówki IN HI jest wyższe od

napięcia końcówki IN LO. Cza−

sem potrzebne jest wskazanie

odwrotne – nie ma problemu,

wystarczy zamienić miejscami

końcówki IN LO, IN HI albo REF

LO, REF HI.

Ponadto czasem trzeba

uwzględnić jakieś stałe napięcie

przesunięcia, tak zwany offset.

Można to wykonać bez trudu,

podając na końcówkę IN LO lub

IN HI napięcie stałe o potrzebnej

wartości. Dzięki takiej elastycz−

ności układów ICL710X, można

w prosty sposób realizować nie−

typowe zadania.

Na rysunku 19 pokazano dob−

ry przykład takiego wykorzysta−

nia. Jest to układ termometru

cyfrowego. Pracuje on na zasa−

dzie zmiany napięcia na złączu p−n pod

wpływem temperatury. Wiadomo, że na−

pięcie przewodzenia złącza (diody), wy−

noszące mniej więcej 600...650mV (za−

leżnie od typu złącza i płynącego prądu),

przy wzroście temperatury maleje linio−

wo o około 2,2mV na każdy stopień Cels−

jusza. Mamy więc sytuację, że przykłado−

wo w temperaturze 0oC, napięcie wyno−

si 630mV, a w temperaturze +100oC wy−

niesie 410mV. Układ z rysunku 19 pozwa−

la uzyskać na wyświetlaczu wskazanie

zero. Wystarczy w temperaturze 0oC

ustawić z pomocą potencjometru odpo−

wiednie napięcie na końcówce IN HI.

Aby w temperaturze +100oC, gdy spa−

dek napięcia na diodzie wynosi 410mV,

uzyskać na wyświetlaczu wskazanie

100,0 trzeba z pomocą drugiego poten−

Rys. 16. Przykłady dołączenia

zewnętrznego źródła napięcia odniesienia.

W praktycznych zastosowaniach kost−

ka 7106 zwykle jest zasilana pojedyn−

czym napięciem około 9V (7...12V). Nato−

miast kostkę 7107 często zasila się na−

pięciem +5V, przy czym pojawia się kło−

pot, skąd wziąć ujemne napięcie zasilają−

ce. Zamiast budować specjalny zasilacz,

wystarczy wykonać prostą przetwornicę

według rysunku 18. Można tu zastoso−

wać kostki 4069, 40106, albo lepiej 4049

lub 4050. Diody mogą być dowolne krze−

mowe małej mocy, popularne „szklaczki”

np. 1N4148, BAV17...21, BAYP95, itp.,

ale nie należy ty stosować popularnych 1−

amperowych diod prostowniczych typu

1N4001...7, czy BYP401 ze względu na

znaczną częstotliwość pracy przetworni−

cy – 40kHz.

W zasadzie kostki 7106 i 7107 mogą

pracować już przy pojedynczym napięciu

równym 5V. Jednak wtedy wewnętrzne

źródło napięcia odniesienia nie zapewnia

należytej stabilności i trzeba zastosować

zewnętrzny wzorzec. Ponadto trzeba

uwzględnić napięcia nasycenia części

analogowej. Napięcie mierzone nie może

być większe niż ±1,5V, a końcówka IN

LO powinna być „zaczepiona” w połowie

napięcia zasilającego (2,5V). Ze względu

na podane ograniczenia, naprawdę bar−

dzo rzadko stosuje się pracę przy tak ma−

łym, pojedynczym napięciu zasilającym.

Kostki 7106/07 są naprawdę uniwer−

salne i można je stosować w wielu różno−

rodnych, także zupełnie nietypowych ap−

likacjach. Niekoniecznie muszą pełnić ro−

lę woltomierza o zakresie ±1,999V lub

199,9mV. W wielu zastosowaniach moż−

na stosować inne zakresy i inne napięcia

Rys. 17. Sposoby wyświetlania punktu

dziesiętnego w układzie z kostką ICL7106.

cjometru ustawić napięcie odniesienia

równe 220mV. Przy wzroście temperatu−

ry napięcie diody maleje – dlatego żeby

uzyskać na wyświetlaczu właściwe, do−

datnie wskazania, trzeba było niejako za−

mienić końcówki IN LO, IN HI.

Z kolei rysunek 20 przedstawia inny

przykład nietypowego wykorzystania

kostki. Pokazano tu układ pomiaru opor−

ności. W zasadzie kostka mierzy stosu−

nek napięcia wejściowego do napięcia

odniesienia. Można więc wskazanie wy−

świetlacza rozumieć jako stosunek spad−

ku napięć na dwóch rezystorach. Inaczej

mówiąc, procentowy stosunek rezystan−

cji Rx do Rr. Warto zwrócić uwagę, że

przy zastosowaniu rezystora RINT o war−

tości 47kW (zakres 199,9mV), trzeba by−

ło zastosować szeregowe diody, by koń−

cówki INLO i IN HI pra−

cowały w dopuszczal−

nym zakresie napięć

wejściowych (porównaj

rysunek 7). Przykład

z rysunku 20 pokazuje,

że kostkę można wyko−

rzystać także do pomia−

ru stosunku napięć lub

stosunku rezystancji.

Wtedy napięcie odnie−

sienia wcale nie będzie

stałe – będzie się zmie−

niać w zależności od

warunków. Jest to bar−

Rys. 18. Wytwarzanie ujemnego napięcia

zasilającego dla kostki 7107.

Rys. 19. Układ prostego termometru

cyfrowego.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/97

Najsłynniejsze aplikacje

Rys. 20. Układy do pomiaru rezystancji.

końcówek wejściowych tworzy filtr elimi−

nujący ewentualne zakłócenia, jakie mog−

łyby indukować się w przewodach

i ścieżkach.

Trzeba jednak pamiętać, że przy tem−

peraturze otoczenia równej +70oC prąd

ten wzrośnie do kilkudziesięciu pA,

a w przypadku kostki 7107, po jej nagrza−

niu może przekroczyć 1nA.

Ważnym parametrem jest współczyn−

nik cieplny wewnętrznego napięcia od−

niesienia, wynoszący typowo

0,008%/oC. W ogromnej większości

przypadków taka stabilność napięcia od−

niesienia wystarczy, ale niekiedy, przy

spodziewanych dużych zmianach tempe−

ratury trzeba obliczyć, czy wynikający

stąd błąd nie jest niedopuszczalnie duży.

Dotyczy to zwłaszcza kostki 7107, ponie−

waż temperatura jej struktury może wa−

hać się znacznie w zależności od ilości za−

palonych segmentów (czyli traconej mo−

cy).

Tu daje o sobie znać ważna, a często

źle rozumiana sprawa: wielu początkują−

cych elektroników jest zafascynowanych

precyzją pomiarów cyfrowych. Rozumują

w ten sposób: pomiary są bardzo dokład−

ne, ponieważ wynik podawany na wy−

świetlaczu zawiera aż cztery cyfry zna−

czące. Rzeczywiście, rozdzielczość przy

maksymalnym wskazaniu 1999 (w za−

okrągleniu

ników, przede wszystkim od stabilności

napięcia odniesienia i precyzji zastosowa−

nych dzielników, wzmacniaczy i prze−

tworników. Wystarczy zajrzeć do danych

katalogowych jakiegokolwiek multimetru

cyfrowego, by się przekonać, że dokład−

ność przy pomiarach napięć zmiennych

rzadko jest lepsza niż 1%... Przykładowo

popularny układ scalony ICL7135 jest

układem woltomierza 4,5−cyfrowego,

czyli ma rozdzielczość 1/20000

= 0,005%. Układ ten ze zrozumiałych

względów nie ma wewnętrznego źródła

napięcia odniesienia. Do uzyskania na−

prawdę dużej dokładności, do współpra−

cy z kostką ICL7135 należy zastosować

źródło napięcia odniesienia o odpowied−

niej stabilności oraz przetworniki i dzielni−

ki o odpowiedniej precyzji, w przeciw−

nym wypadku duża rozdzielczość nic nie

pomoże, i takie same efekty uzyska się

z układem woltomierza 3,5−cyfrowego.

Jest to naprawdę waźny problem. Bar−

dzo często amatorzy popełniają poważny

błąd i w obwodach dzielników napięcia,

w tym także w obwodzie napięcia odnie−

sienia (zobacz rysunek 10), stosują tanie

i mało stabilne rezystory i potencjometry.

Właśnie te elementy mogą wprowadzić

i często wprowadzają błąd pomiaru więk−

szy, niż błąd powstały wskutek zmian

cieplnych napięcia odniesienia.

W tabeli 2 podano, że współczynnik

cieplny wewnętrznego napięcia odniesie−

nia wynosi typowo 80ppm/oC (ppm –

parts per million = części na milion

= 1/1000000), czyli 0,008%/oC. Podanie

takiej wartości typowej oznacza, że moż−

na spotkać kostki o znacznie gorszym

współczynniku (kilkakrotnie większym).

Dotyczy to większości kostek

ICL7106/07 spotykanych na rynku. Ale

przykładowo firma UMC produkuje odpo−

wiedniki tych układów o oznaczeniu

UM7106/07 i gwarantuje, że współczyn−

nik cieplny napięcia odniesienia jest lep−

szy niż 50ppm/oC, a typowo wynosi

dzo cenna zaleta. Na przykład, we wszys−

tkich rezystorowych układach mostko−

wych, napięcie wyjściowe mostka jest

proporcjonalne do napięcia stałego zasila−

jącego ten mostek. Właśnie wtedy, za−

miast napięcia odniesienia o ustalonej

wartości, warto wykorzystać napięcie za−

silające mostek (lub część tego napięcia)

– uniezależni to wskazania od zmian na−

pięcia zasilania.

Ponadto warto zauważyć, że z pomo−

cą kostek ICL710X można wykonać układ

realizujący funkcję 1/x. Aby to zrealizo−

wać, wystarczy stałe napięcie odniesie−

nia dołączyć do końcówek IN LO i IN HI,

natomiast napięcie nieznane podać na

końcówki REF LO i REF HI. Występuje tu

jednak istotne ograniczenie. Napięcie po−

dawane na końcówki REF nie może być

ani zbyt małe, ani zbyt duże, aby zapew−

nić właściwą pracę wewnętrznych ukła−

dów pomiarowych. Pomimo tego istot−

nego ograniczenia, w pewnych warun−

kach taki sposób może okazać się poży−

teczny.

Warto dokładnie zastanowić się nad

„sztuczkami” zastosowanymi w ukła−

dach z rysunków 19 i 20, bowiem dobrze

ilustrują one możliwości kostek ICL710X

i pokazują nietypowe, a bardzo pożytecz−

ne sposoby ich wykorzystania.

Podstawowe parametry

W tabeli 2 podano najważniejsze para−

metry kostek ICL7106/07.

W podanych wartościach uwagę

zwraca bardzo duże tłumienie sygnału

wspólnego, wynoszące 86dB. Ale

w praktyce ważniejsze są inne paramet−

ry. Zwłaszcza bardzo mały prąd zasilania,

poniżej 1mA. Kostka 7106 będzie pobie−

rać tyle prądu także przy współpracy

z wyświetlaczem (wyświetlacze LCD

praktycznie nie pobierają mocy). Cenną

zaletą jest niewyobrażalnie mały prąd we−

jściowy (IN HI, IN LO), a właściwie prąd

upływu wejścia, równy 1pA. Tak mały

prąd wejściowy umożliwia stosowanie

na wejściu rezystora szeregowego o du−

żej wartości. Często taki rezystor po−

trzebny jest jako zabezpieczenie (kostka

nie ulegnie uszkodzeniu, jeśli przy poda−

niu zbyt dużego napięcia wejściowego,

prąd wejściowy nie przekroczy wartości

1mA). Ponadto rezystor ten (1MW), wraz

z kondensatorem (10nF) dołączonym do

2000)

wynosi

1/2000=0,0005=0,05%.

Pięć setnych procenta to świetny wy−

nik!

Ale trzeba rozróżnić rozdzielczość

wskaźnika od ostatecznej dokładności.

Ostateczna dokładność wcale nie jest

tak dobra. Wystarczy policzyć, że na przy−

kład przy zmianie temperatury struktury

układu scalonego o 50oC (co jest zupeł−

nie realne w praktyce), przy współczynni−

ku temperaturowym równym

0,008%/oC, zmiana napięcia odniesienia

wyniesie 50oC x 0,008%/oC = 0,4%.

Uwzględniając inne możliwe źródła błę−

dów, trzeba się li−

czyć, że gotowy

układ będzie miał

dokładność niewie−

le lepszą niż 1%!

Inaczej mówiąc,

rozdzielczość

wskaźnika nie bę−

dzie w pełni wyko−

rzystana.

O tym fakcie

trzeba zawsze pa−

miętać. Wielu ama−

torów fascynuje się

tylko rozdzielczoś−

cią przyrządów cyf−

rowych, a zapomi−

na, że dokładność

zależy od kilku czyn−

Tabela 2

Maksymalne napięcie zasilające

(ICL7106):

15V

Maksymalne napięcie zasilające

(ICL7107):

+6V; −9V względem masy

Zakres temperatur pracy:

0...+70 o C

Współczynnik tłumienia

sygnału wspólnego:

typ 50µV/V (86dB)

Szumy własne:

typ. 15µV

Prąd zasilania kostki:

typ 0,8mA, max 1,8mA

Prąd wejść IN LO, IN HI

(przy +25 o C):

typ 1pA, max 10pA

Napięcie końcówki COM względem

plusa zasilania:

typ. 2,8; (2,4...3,2V)

Współczynnik cieplny napięcia

końcówki COM:

typ 80ppm/ o C (=0,008%/ o C)

Napięcie podawane na wyświetlacz

(dotyczy 7106):

typ 5Vpp (4...6Vpp)

P rąd wyjściowy segmentu

wyświetlacza (dotyczy 7107):

typ 8mA (16mA dla nóżki 19)

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/97

Najsłynniejsze aplikacje

20ppm/oC. Są to rzeczywiście świetne

wartości. Ale jeśli w układzie wytwarza−

nia napięcia odniesienia (zobacz rysu−

nek 10) zostaną użyte popularne rezysto−

ry i potencjometry węglowe, to ich para−

metry zepsują oczekiwaną precyzję. Trze−

ba bowiem wiedzieć, że rezystory węglo−

we o dużych rezystancjach mogą mieć

współczynnik cieplny rzędu

1000ppm/oC! To samo można powie−

dzieć o popularnych węglowych PR−kach,

stosowanych w sprzęcie powszechnego

użytku. Dla uzyskania niezbędnej dokład−

ności, stabilności wskazań w funkcji tem−

peratury i czasu, w obwodach dzielników

napięcia, wzmacniaczy i przetworników,

trzeba stosować dobrej jakości rezystory

metalizowane. Krótko mówiąc, powinny

to być rezystory o tolerancji 1%. W żad−

nym wypadku nie należy stosować popu−

larnych węglowych potencjometrów

montażowych. Powinny być stosowane

potencjometry cermetowe, kryte, najle−

piej wieloobrotowe. Najlepiej zastoso−

wać popularne wieloobrotowe helitrimy.

Dalszy rozwój

W artykule omówiono kostki ICL7106

i ICL7107. Są one protoplastami całej ro−

dziny. Z czasem opracowano kostki

o jeszcze mniejszym poborze mocy, na

przykład ICL7126, ICL7136, ICL7137.

Mają one identyczny układ wyprowadzeń

i taki sam układ aplikacyjny, jak układy

7106 i 7107. Różnią się tylko poborem

prądu zasilania (ICL7106: 0,8mA,

ICL7126: typ.0,05mA, max 0,1mA,

ICL7136/37: typ 0,07mA, max 0,2mA).

Opracowano także kostki z pamięcią

pozwalającą zatrzymać ostatni wynik po−

miaru (jest to funkcja zwana HOLD). Je−

dyną różnicą jest zmiana ról końcówek nr

1 i 35. Końcówka 35 w układach

ICL7116/17 jest plusem zasilania. Nie ma

wejścia REF LO (które jest połączone

wewnętrznie do końcówki COM). Nóżka

nr 1 pełni rolę wejścia sterującego. Gdy

nie jest podłączona, układ pracuje nor−

malne, zwarcie nóżki 1 do plusa zasilania

zatrzymuje na wyświetlaczu ostatni wy−

nik (choć układy pomiarowe nadal są ak−

tywne).

Trzeba wiedzieć, że na rynku można

spotkać kostki ICL7106/07 lub ich odpo−

wiedniki, mające zwierciadlany rozkład

wyprowadzeń. Chodzi o to, że w prakty−

ce stosuje się różne sposoby montażu:

niekiedy układ scalony i wyświetlacze

umieszczone są na tej samej stronie płyt−

ki drukowanej, a czasem po przeciwnych

stronach. Aby ułatwić projektowanie

przebiegu ścieżek, oferuje się wspomnia−

ne „zwierciadlane” kostki. Mają one

w oznaczeniu literkę R. Przykładem są

kostki tajwańskiej firmy UMC: oprócz

układów UM7106 i UM7107, firma pro−

dukuje wersje UM7106R oraz UM7107R.

W takiej „lustrzanej” wersji plusem zasi−

lania nie jest nóżka nr 1 tylko nr 40, nóż−

ka POL (MINUS) ma numer 21, a koń−

cówki oscylatora to nóżki 1 – 3.

Przy okazji warto wiedzieć, że ścisłym

odpowiednikiem układu ICL7107 jest

kostka UM7107A (UM7107AR). Firma

UMC produkuje też układ UM7107B(oraz

UM7107BR), który przeznaczony jest do

zasilania pojedynczym napię−

ciem, i pomimo, że współpracu−

je z wyświetlaczem, ma obwody

zasilania zbudowane tak, jak

kostka 7106 – zobacz rysunek

12a.

Firma Maxim poszła jeszcze

dalej. Ponieważ w wielu wypad−

kach dostępne jest tylko jedno

napięcie zasilające, równe +5V,

a woltomierz ma mierzyć napię−

cia względem ujemnej szyny za−

silającej. Powstały kostki

MAX138, MAX139 i MAX140,

gdzie niezbędną przetwornicę

(porównaj rysunek 18) wbudo−

wano do wnętrza układu scalo−

nego. Układ aplikacyjny jest bar−

dzo podobny do kostek 7106/07,

tyle że zastosowano wewnętr−

zny generator zegarowy, nie wy−

magający dołączenia elementów

zewnętrznych, a końcówki nr 38

– 40 wykorzystano do podłącze−

nia masy oraz kondensatora nie−

zbędnego do pracy przetworni−

cy, wytwarzającej ujemne napię−

cie zasilające. Układ aplikacyjny

tych kostek jest niemal identyczny, jak

układów 7106/07 – układ MAX138 prze−

znaczony jest do sterowania wyświetla−

cza ciekłokrystalicznego, a układy

MAX139 i 140 – do wyświetlacza LED

(MAX140 współpracuje ze wskaźnikami

o podwyższonej jasności – jego prądy

wyjściowe wynoszą nie 8...9mA, tylko

2,5mA). W wymienionych układach nie

występują tylko elementy wyznaczające

częstotliwość oscylatora taktującego

(120pF, 100kW). Zamiast nich między

nóżki 38, 40 należy włączyć kondensator

o pojemności 1uF (jeśli będzie to elektro−

lit, to plusem do końcówki 40), a nóżkę

39 trzeba podłączyć do masy. Ponieważ

układ sam wytwarza ujemne napięcie za−

silające, trzeba też dołączyć kondensator

filtrujący (minimum 1uF) między masę,

a końcówkę 26, minusem w stronę koń−

cówki 26. Pojedyncze napięcie zasilające

trzeba podać na końcówki nr 1 (plus) i nr

39 (masa). W przypadku kostek

MAX139/140 końcówka 21 też powinna

być podłączona do masy. Układ MAX138

może być zasilany pojedynczym napię−

ciem 2,5...7V, natomiast MAX139/140

jest zasilany napięciem 5V. Na rysun−

ku 21 pokazano schemat aplikacyjny kos−

tek MAX138...140.

Dzięki uprzejmości firmy:

UNIPROD−COMPONENTS Sp. zo.o.

tel/fax (0−32) 38−20−34

ul. Sowińskiego 26

44−100 Gliwice

oficjalnego dystrybutora wyrobów fir−

my Maxim, redakcja EdW otrzymała

trochę próbek układów MAX138 do bez−

płatnego rozdania wśród Czytelników

EdW. Kostki te zostaną udostępnione

osobom, które nadeślą do redakcji listy

z sensownymi propozycjami ich wyko−

rzystania.

Podsumowanie

Podany obszerny materiał może wy−

wołać wrażenie, że wykorzystanie kostek

ICL7106/07 i pochodnych jest bardzo

trudnym zadaniem. Jest wręcz przeciw−

nie. Kostki te nie sprawiają kłopotów, są

odporne na uszkodzenia, nawet przy nie−

zbyt ostrożnym ich traktowaniu. Wystar−

czy zbudować układ woltomierza cyfro−

wego napięcia stałego na podstawie ry−

sunków 14 i 15 i będzie on pracował bez

żadnych problemów.

Natomiast podane szczegółowe wska−

zówki pomogą osobom dociekliwym

i bardziej zaawansowanym, w pełni wy−

korzystać walory kostek w wielu nietypo−

wych zastosowaniach. Osoby te powin−

ny pamiętać o trzech zasadniczych zagad−

nieniach:

Uwzględniać dopuszczalne zakresy

napięć wejściowych i napięć integratora,

zgodnie z rysunkiem 7.

Rys. 21.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/97

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: