使用 ICL7129 测量 uV 电压
实实在在的高精度:分辨力达 10uV
在许多网站上, 看过许多标题打着"高精度"测量电压的文章,非常高兴,准备"享受一番",可是一看内容,却不是那么回事.本来
,"高精度"就没有什么界限和标准,就像松明火把---煤油灯---白炽灯----日光灯---太阳灯....的发展一样.都可以叫做"更好的
照明"!
过去,使用例如 ADC0804,ADC0809 一类芯片,实在对模拟到数字转换起过划时代的作用.随着时代的进步,这种 8 位分辨力就
不能满足许多场合的测量精度要求了.于是,紧跟着,10 位,12位,16位,甚至更高的更强大的 AD 转换电路和芯片就层出不穷了!
按照我们的经济能力和"勤俭持家"的作风,许多上百元以上的芯片是很少人问津的,也实在很难在产品电路板上看见它们的踪
迹!就像月亮上的嫦娥仙子一样,谁也没有在人间见过她!
但是,价格低廉的 ICL7106/7,ICL7135,以及稍为有点"上台阶"价位的 ICL7129,却是比较常见的.在许多产品电路里,例如数
字万用表里,就可以经常看见它们大显身手的身影!
在标准应用电路里,ICL7106/7 的最大分辨力=100uV,满度显示 2000 个字.ICL7135 虽然分辨力也是 100uV/字,但是它允许
输入 2.000V 信号电压,而且满度显示 20000 个字,咋一看,2 万个字,挺厉害的,可是分辨力与 ICL7106/07 是相同的.尽管有
许多参数指标会好于 ICL7106/07,可是,基本的分辨力并没有提高.如果信号源变化 20uV 的话,正常理论下它是毫无反应的!
ICL7129 在选择 200mV 工作时,其分辨力就可以达到 10uV ,这样,当信号源变化 20uV 的时候,它就会变化至少 1 个字,至
多 3 个字.----这就是实实在在的比 100uV/字的来说为"高精度"!
说明:这里所说的分辨力,均把所有"外部放大"排除在外,仅仅允许芯片直接输入信号电压,而后看看它们能够分辨的最小电压
变化.
我们测量一个 49.3mV 的电压,这里,数字万用表就达到了 100uV/字的分辨力,而使用 ICL7129 进行测量,读数却是 49.34mV
,它最后的数字,就是 10uV/字的分辨力.
回过头来说一下有些输入 5V 显示 255 的 8 位 AD 转换芯片,理论上,它的分辨力是 5000/255=19.61mV/字.就是说:这个芯
片如果测量信号变化引起结果变化一个字的话,ICL7129 就会变化多达 19610/10=1961 个字!达到 1:1961 的比列关系.
按照 ICL7129 满度显示 20000 字的推论,大致落在不足 14 位 AD 转换的范围.它与 8 位对比着看,相差是 6 位,再按照每
位*2 的推算,8*2*2*2*2*2*2=512,相差 512 倍.它远比刚才计算的 1:1961 少啊!这是为什么呢?
原来,我们通常说多少位多少位,就是没有顾及最大输入信号电压这个参数. 5V 的 8 位与 0.2V 的 14 位,绝对不是简简单单
的 512 倍问题,因为它们的最大输入信号就相差 5/0.2=25 倍的问题.(ICL7129 工作在 200mV 量程时.)-----所以,如果要更
确切的得到一个AD 转换电路的"精度"(不等于分辨力,但是首先要求分辨力≥精度).就是不是应该有一个 xmV/字 或者 xuV/字
的标注,才好理解和比照.
至于利用放大器预先放大,使得分辨力高达 1uV/字或者更加高,那是另外一回事.这里就讨论不要任何外部放大器,(包括一些
芯片内部的可编程放大器也不要用,让它旁路通过或者放大倍数=1).
下面是使用 ICL7129 的相关知识和液晶屏幕的参数.仅供参考.
单字尺寸图：
应用介绍：
大屏幕 LCD 显示屏及其与 ICL7129 配合的 4
1/2 数字表头。屏幕外形尺寸为：
115*49.5mm，字高 30mm ，具有“电池”符号，“ ℃ ”符号，“ HZ ”符号，“ V
”符号，“ A ”符号......,特别针对 ICL7129 引脚配套而又增加了时钟冒号“:”,使
得该大屏幕用途更加广泛。
这里公布了这款 LCD 大屏幕的所有资料。可以与 ICL7129 配套使用。
下面还有使用这款屏幕与 ICL7129 配合制作的 4 1/2 位表头。
大字体的 LCD 屏幕真的很漂亮，让人看得很舒服。
今后，我们还会继续推出使用这款屏幕制作的时钟，定时器，温控表头等等省电品种
，请您留意网站信息。
主要参数：
1.工作电压：4.5～5.0V。
2.工作温度：0～50℃。
3.保存温度：-10～60℃。
4.驱动方式：1/3 DUTY,1/2 BIAS。
5.显示类型：TN/Reflective/POSITIVE
6.观看方向：6 0”点钟。
正面全景图：
各种辅助符号尺寸图：
外形尺寸图：
内部走线图：
使用 ICL7129 制作的 LCD 液晶显示 41/2 数字电压表头，具有非常高的性能指标，可广泛应用于数字电压表，便携式数字万用表，智
能测量仪器和其他高精度高分辨率的测试系统中。
ICL7129 的主要性能特征：
满度测量量程为 ±200.00mV (比7135更好！)和 ±2.0000V，在此范围内，准确度为 ±1 个字。
在积分电路上作了重大改进，采用逐次多重积分、数字调零等先进技术，保证在 0V 输入时读数为“0000”而且不需要使用自动调零电容
，（最高位自动消隐）。当基本量程选择为 ±200.00mV 时，分辨力高达 10uV.目前大量使用的数字万用表 DT930F 等名牌系列，其芯片就
是 ICL7129 .
输入阻抗高于 10
9
Ω，输入漏电流仅仅 1 pA（典型值）,允许差分输入方式。（本表头按共地方式输入）。
能够自动判断输入信号的极性，具有数据保持功能。
设有多个标志符号控制信号端口 ANND(ANNUNCIATOR DIRVE）。
采用LCD液晶显示，非常省电，DC9V 供电时，耗电只有 9 mW.
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