III.1 Mạch chuyển đổi tương tự số ICL 7109

Đồ án tốt nghiệp

Các thơng số nhiệt độ

Họ IC



Dải nhiệt độ hoạt động



IC 7109MDL



-55oC ÷ +125°C



IC 7109IDL



-25°C ÷ +85°C



IC 7109CPL



0°C ÷ +70°C



IC 7109MDL/883 -55°C ÷ +125°C

IC 7109IPL



-25°C ÷ +85°C



Đặc điểm chung của ICL 7109

+ ADC 12 bit ( có thêm một bit cực tính và một bít tràn ) hoạt động theo

ngun lý tích phân hai sườn dốc.

+ Ngõ ra 3 trạng thái tương thích TTL và với kiểu giao tiếp UART thì

phù hợp với giao tiếp song song hoặc giao tiếp với hệ thống vi xử lý.

+ Chân Run/Hold và Status được dùng để theo dõi và kiểm tra sự chuyển

đổi. Mức nhiễu thấp khoảng 15 µVp – p .

+ Dòng vào của cổng khoảng 1pA.

+ Hoạt động chuyển đổi có thể lên tới 10 lần biến đổi trong 1 giây.

+Vi mạch sử dụng dao động thạch anh 3,58 MHz thì có thể chuyển đổi 7,5

lần trong 1 giây. ngồi ra còn có thể sử dụng mạch dao động RC để tạo dao

động.

+ICL 7109 thuoọc hó CMOS, chuyeồn ủoồi nhanh, nguồn nuõi thaỏp

vaứ ủửụùc thieỏt keỏ d daứng giao tieỏp vụựi vi xửỷ lyự.

Vi mách ICL7109 coự nhửừng ửu ủieồm nhử: ủoọ chớnh xaực cao,

nhiu khõng ủaựng keồ vaứ trõi aựp thaỏp ủaởc bieọt raỏt kinh teỏ. Ngoaứi

ra noự coứn coự nhửừng thõng soỏ khaực nhử: trõi aựp thaỏp hụn 1µV/oc,

doứng vaứo toỏi ủa 10pA vaứ cõng suaỏt tiẽu thú 20mW… laứm cho vi

mách naứy caứng trụỷ nẽn haỏp dn.

CHệÙC NAấNG CÁC CHÂN:

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội



trang 50



Đồ án tốt nghiệp

CHÂ



KÝ HIỆU



CHỨC NĂNG



1



GND



Chân nối đất



2



STATUS



Ngõ ra lên mức cao trong suốt q trình biến đổi cho đến khi



N



dữ liệu được chốt lại. Ngõ ra xuống thấp khi tín hiệu được

chuyển đổi xong



3



POL



Báo cực tính – Mức 1 khi tín hiệu tương tự vào dương



4

5



OR

B12



Bit tràn - Mức 1 nếu tràn.

Bit 12 có trọng số lớn nhất Bit dữ liệu ngõ ra 3 trạng thái



6



B11



Bit 11



Bit dữ liệu ngõ ra 3 trạng thái



7



B10



Bit 10



Bit dữ liệu ngõ ra 3 trạng thái



8



B9



Bit 9



Bit dữ liệu ngõ ra 3 trạng thái



9



B8



Bit 8



Bit dữ liệu ngõ ra 3 trạng thái



10



B7



Bit 7



Bit dữ liệu ngõ ra 3 trạng thái



11



B6



Bit 6



Bit dữ liệu ngõ ra 3 trạng thái



12



B5



Bit 5



Bit dữ liệu ngõ ra 3 trạng thái



13



B4



Bit 4



Bit dữ liệu ngõ ra 3 trạng thái



Bit 3



Bit dữ liệu ngõ ra 3 trạng thái



Bit 2



Bit dữ liệu ngõ ra 3 trạng thái



Bit 1 có trọng số nhỏ nhất



Bit dữ liệu ngõ ra 3 trạng thái



14

15



B3

B2



16



B1



17



TEST



Bình thường mức cao. Mức thấp thì tất cả các bit ngõ ra lên

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội



trang 51



Đồ án tốt nghiệp

cao dùng cho việc kiểm tra. Nối lên cao nếu khơng dùng.



18



LBEN



Chân cho phép xuất byte thấp. Cùng với MODE (Chân 21)

mức thấp và chân CE/LOAD (chân 20) mức thấp sẽ cho phép

xuất các byte thấp từ B1 đến B8.



19



HBEN



Chân cho phép xuất Byte cao. Kết hợp với chân MODE (21)

ở mức thấp và chân CE/LOAD ở mức thấp sẽ cho phép xuất

Byte cao từ B9  B12 và bit POL/OR.



20



CE/LOAD



Chân cho phép – Kết hợp với chân MODE (21) mức thấp có

tác dụng điều khiển cho phép ngõ ra. Khi CE/LOAD ở mức

cao sẽ cấm các chân B1 đến B12, POL, OR.



21



MODE



Khi ngõ vào ở mức thấp – Các chân CE/LOAD, HBEN,

LBEN điều khiển trực tiếp các Byte ngõ ra. Khi được cấp

xung – chuẩn bị hoạt động theo kiểu “handshake”.

Mức cao – Các chân cho phép CE/LOAD, HBEN, LBEN xem

nh các ngõ ra và vi mạch hoạt động theo “handshake”



22



OSC IN



Ngõ vào của dao động



23 OSC OUT



Ngõ ra của dao động.



24 OSC SEL



Chọn tần số dao động – Mức cao thì tần số và pha tại OSC

IN, OSC OUT bằng 1/58 tần số tại BUFF OSC OUT.



25



BUFF OSC Ngõ ra dao động đệm

OUT



26 RUN / HOLD Ngõ vào mức cao – Biến đổi được thực hiện trong 8192 xung

đồng hồ.

Ngõvào mức thấp – Q trình biến đổi kết thúc



27



SEND



Ngõ vào – Nối lên +5V nếu khơng dùng.



28



V-



Nguồn âm –5V



29 REF OUT



Điện áp ngõ ra chuẩn =2,8V

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội



trang 52



Đồ án tốt nghiệp

Ngõ ra khuếch đại đệm



30



BUFFER



31



AUTOZERO Tự động điều chỉnh mức 0



32



INTEGER-



Ngõ ra kết hợp.



ATOR

33



COMMON



34



INPUT LO



Ngõ vào tương tự



35



INPUT HI



Ngõ vào tương tự



36



REF IN +



Điện áp chuẩn dương



37



REF CAP+



áp dương trên tụ



38



REF CAP -



áp âm trên tụ



39



REF IN -



Điện áp chuẩn âm.



40



V+



Nguồn cung cấp dương = +5V



- Chức năng cụ thể của các chân điều khiển

 Chân MODE.

Chân này dùng để điều khiển trạng thái biến của các cổng ra. Khi chân

MODE ở mức thấp thì các chân ra dữ liệu được truy xuất trực tiếp thơng qua sự

điều điều khiển của chân ENABLE. Khi chân MODE được cấp xung thì sự

chuyển đổi theo kiểu UART sau đó trở về kiểu chuyển đổi trực tiếp. Khi chân

MODE ở mức cao thì dữ liệu chuyển đổi ra theo kiểu “HANDSAKE”.

 Chân STATUS

Trong suốt thời gian ADC biến đổi, chân STATUS lên mức cao từ lúc bắt

đầu chuyển đổi và suống mức thấp lúc nửa chu kỳ xung đồng hồ cuối cùng sau

khi dữ liệu được chốt lại.

 Chân



RUN/ HOLD



Khi chân vào



RUN / HOLD



ở mức cao thì ADC sẽ tiếp tục chu kỳ biến



đổi và cập nhật tín hiệu ra trong suốt giai đoạn biến đổi. Khi hoạt động ở chế độ

này thì một chu kỳ biến đổi cần 8192 nhịp clock.

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội



trang 53



Đồ án tốt nghiệp

Nếu chân vào



RUN / HOLD



suống mức thấp khi ADC đang chuyển đổi



thì vi mạch ngay lập tức trở về chế độ Auto_Zero. Đặc tính này dùng để cắt

ngang thời gian biến đổi khi cần biến đổi một chu kỳ mới. Khi chân này chuyển

lên mức cao thì q trình biến đổi lại bắt đầu sau 7 chu kỳ xung (Chân STATUS

sẽ lên mức cao).

Dùng chân



RUN / HOLD



đểcho phép dễ dàng u cầu chuyển đổi. ADC



được giữ ở chế độ Auto_Zero khi chân vào



RUN / HOLD



ở mức thấp. Khi chân



này lên mức cao thì q trình biến đổi lại tiếp tục, khi chân STATUS suống mức

thấp thì dữ liệu đã được biến đổi xong.

Nếu chân



RUN / HOLD



ở mức thấp và đứng ở đó trong khi Auto_Zero thì



q trình biến đổi dừng lại ở cuối của Auto_Zero và đợi tác động của chân

RUN / HOLD



để tiếp tục hoạt động.



 Chế độ trực tiếp:

Khi chân MODE ở mức thấp và CE/LOAD ở mức thấp thì dữ liệu ra

được truy nhập dưới sự điều khiển của chân LBEN và HBEN.

-Khi LBEN=1, HBEN=0 thì dữ liệu đưa ra các chân từ B1 ÷ B8.

-Khi LBEN=0, HBEN = 1 thì dữ liệu đưa ra các chân từ B9 ÷ B12 và các

chân POL và OR.

-Khi LBEN=1, HBEN=1 thì dữ liệu đưa ra các chân từ B1 ÷ B12 và các

chân POL và OR.

 Chế độ Handshake

Chế độ handshake được cung cấp khi sự lựa chọn giao diện của ICL7109

với các hệ thống số khi ADC trở thành tích cực trong điều khiển dòng chảy của

dữ liệu. Nhưng thực tế nó phản ứng thụ động đối với các byte cho phép ở đầu

vào. chế độ này được thiết kế đặc biệt để cho phép giao diện trực tiếp giữa

ICL7109 với các chuẩn cơng nghiệp.

Khi hoạt động trong chế độ Handshake, nó được cung cấp đầy đủ các điều

khiển và các cờ cần thiết để truyền thứ tự 2 byte dữ liệu. Chế độ này được điều

khiển bằng chân Mode. Khi chân Mode được giữ ở mức cao, ICL7109 sẽ hoạt

động ở chế độ handshake sau khi dữ liệu mới đã được cất trong bộ chốt dữ liệu

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội



trang 54



Đồ án tốt nghiệp

ra. Ở bất cứ một thời điểm nào trong q trình chuyển đổi có sự chuyển tiếp từ

mức o lên mức 1 của một xung ở chân Mode sẽ làm cho ADC hoạt động ở chế

độ Handshake. Nếu có một xung xuất hiện trong khi dữ liệu mới đang được cất

thì hoạt động trong chế độ handshake sẽ bị trễ cho đến khi dữ liệu mới ổn định.

Khi ADC đang trong chế độ Handshake thì chân Mode được bỏ qua, q trình

cập nhật dữ liệu bị cấm cho đến khi q trình biến đổi hồn thành và thốt khỏi

chế độ Handshake.

3.2 Vi mạch giải mã địa chỉ 74LS138.

Khi ta muốn có nhiều đầu ra chọn vỏ từ bộ giải mã mà vẫn dùng các mạch

lơgíc đơn giản thì thiết kế sẽ trở lên rất cồng kềnh do số lượng các mạch giải mã

tăng lên. Trong trường hợp như vậy ta thường sử dung các mạch giải mã có sẵn.

Một trong các mạch giải mã hay được sử dụng là 74LS138, mạch giải mã 3-8(

nh hình vẽ ).



C¸c ®Çu

vµo chän

C¸c ®Çu

vµo cho phÐp



1

2

3

4

5

6



U?

A

B

C

E1

E2

E3



Y0

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7



15

14

13

12

11

10

9

7



C¸c ®Çu ra

cđa m¹ch gi¶i m∙



74LS138



IC trên bao gồm 14 chân, trong đó:

Y0 ÷ Y7 là các đường ra địa chỉ, tích cực ở mức thấp.

A,B,C là 3 đường địa chỉ vào, tích cực cao.

E1 ,E2 là các đầu vào cho phép làm viêc, tích cực ở mức thấp.

E3 là các đầu vào cho phép làm viêc, tích cực ở mức cao.

Bảng chức năng của 74LS138:

Các đầu vào

Các đầu ra

Chọn

Cho phép

G 2 B G 2 A G1

C B A

Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7

E1 E2

E3

X x X 1

X

X 1 1 1 1 1 1 1 1

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội



trang 55



Đồ án tốt nghiệp

X x X x

1

X x X x

X

0 0 0 0

0

0 0 1 0

0

0 1 0 0

0

0 1 1 0

0

1 0 0 0

0

1 0 1 0

0

1 1 0 0

0

1 1 1 0

0

x : khơng quan tâm.



X

0

1

1

1

1

1

1

1

1



1

1

0

1

1

1

1

1

1

1



1

1

1

0

1

1

1

1

1

1



1

1

1

1

0

1

1

1

1

1



1

1

1

1

1

0

1

1

1

1



1

1

1

1

1

1

0

1

1

1



1

1

1

1

1

1

1

0

1

1



1

1

1

1

1

1

1

1

0

1



1

1

1

1

1

1

1

1

1

0



3.3 Vi mạch dồn kênh 4051.

Khi muốn sử dụng nhiều đầu vào mà chỉ có 1 đầu ra thì lúc đó ta sử dụng

bộ dồn kênh này. Mạch này có 3 đầu vào A, B, C để lựa chọn và quyết định một

trong 8 đầu vào được tích cực và nối đầu vào này với đầu ra chung.

Nguồn cung cấp VCC = - 0,5V ÷ 7,5V.

Khoảng nhiệt độ làm việc - 650C ÷ 150 0C

Sơ đồ chân của IC 4051.



Bảng chức năng của 4051

Tín hiệu điều khiĨn



Kênh vào



Inh

1



A

x



B

x



C

x



0



0



0



0



Y0



0



0



0



1



Y1



0



0



1



0



Y2



0



0



1



1



Y3



0



1



0



0



Y4



Khơng



Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội



trang 56