基于ICL7135的18位高精度模数转换技术.pdf

简介：
本文档探讨了利用ICL7135芯片实现的18位高精度模拟信号到数字信号的转换技术，适用于需要高度精确测量的应用场景。 TLC7135是一种基于双积分原理的高精度模数转换器（ADC），能够将电压模拟信号精确地转化为数字信号。这种转换器可以提供高达18位的分辨率，显著优于传统的4.5位BCD码输出（相当于大约14位二进制）。TLC7135具备出色的抗干扰能力和温度、电源变化稳定性，并且内置自动调零功能，适用于高精度测量设备如流量电子秤等。 该转换器的工作流程包括三个阶段：系统初始化时间、模拟输入信号的积分时间和基准电压的积分时间。其中初始化时间为10001个时钟周期；模拟信号积分为10000个时钟周期；而基准电压积分的时间则根据实际输入量变化，范围在从零到20,001之间。 TLC7135的最大操作频率为200kHz，对应的转换速率大约是每秒3至5次。其基本的转换过程包括：启动转换、信号积分类比线变为BUSY状态、完成转换以及内部时钟CLK计数到20,001。 为了实现更高精度的数据输出（即达到18位），一种方法是利用高速计数器8253对TLC7135的基准电压积分时间进行更精细的时间分割。这种方法通过细分技术，将原始4.5位BCD码结果提升为具有高分辨率的二进制形式。 系统硬件包括：TLC7135模数转换芯片、89C51单片机以及8253高速计时器。外部电路提供给8253两个通道以2MHz频率工作的信号，而MC1403稳压模块则为TLC7135供应稳定的参考电压。 具体操作步骤如下： - 通过设定模式和初始值，让8253的通道0产生一个频率为125kHz（即2MHz除以16）的方波信号，并将其作为TLC7135转换器的工作时钟。 - 利用两个计数器同步工作：其中一个提供低十六位数据，另一个则处理高十六位信息。当BUSY状态激活后开始累计；反之，在转换完成后停止计算。此时通道输出的具体数值分别为X1和X2。 基于TLC7135的时序特性和8253计数器的工作原理，可以精确地测量从信号积分到基准电压积分的时间间隔，并通过细分技术获得更详细的计数结果。这使得原本较为经济型的TLC7135能够实现接近于高精度ADC的表现。 这项技术和电路设计在需要进行精密度要求较高的场合中具有极大的应用价值和潜力，尤其适合用于流量电子秤等设备上。