经典ADC芯片：万用表中的 ICL7106 / ICL7107

前言

DT830 是一款性价比超高的万用表，HACKADAY 曾分析过它的内部是一颗由 Intersil ICL7106 / ICL7107 组成的模数转换电路 [1] [2]：

图1 HACKADAY 对 ICL7106 / ICL7107 的介绍，来源 [1]

其中还引出一段历史：1977 年 Fluke 推出了第一款手持万用表型号 8020(A)，里面用到了与 Intersil 共同合作开发的芯片。然而，就在第二年，Intersil 自己也推出了一颗芯片 ICL7106，同样是面向手持万用表的应用，只是功能上做了一些阉割。为此，Fluke 起诉了 Intersil，后来 Fluke 迫于需要 Intersil 的芯片代工，所以是庭外和解 [3]。

如今，ICL7106 / ICL7107 已经面市 40 多年， Intersil 也被 Renesas 收购，但兼容型号的芯片依然在出货。今天我们就来了解一下这颗经典芯片。

ICL7106 / ICL7107

ICL7106 / ICL7107 是 3.5 位 A/D 转换芯片，集成了显示驱动、基准电压和振荡时钟等部件，具有差分输入、自动归零、漂移小、偏置电流小的特点。

其中，ICL7106 用于外接 LCD 显示，ICL7107 用于外接 7 段 LED 显示，可以单电源供电，只需要 10 来个器件就可以构建起万用表电路，所以非常具有经济性。

目前，Renesas、ADI（Maxim）、Microchip 、国产品牌杰盛微都有兼容型号，当然，可能还有一些不知名的生产与出货渠道：

如图，立创商城上国产的 ICL7106 单价在 5元/颗左右。

典型电路

Renesas ICL7106 Datasheet 中提供了典型电路 [4]，我在上面标注了输入、基准电压、振荡、电源、显示等部分：

其中：

输入：就是测量信号的输入，有极性和量程要求，对应 IN HI（+）、 IN LO（-）、及 COM（模拟公共端）等引脚；
基准电压：REF HI、REF LO 之间就是 V-Ref，决定了量程动态范围，图中为 200mV，用于与参考电容、可调电阻等连接；
振荡/积分：见下文 ADC 的工作原理，一方面产生振荡，一方面内部与积分电容、积分电阻、自归零电容（A-Z，Auto Zero）等连接；
电源：包含与单颗 9V 电池的连接；
显示：ICL7106 是 LCD 显示，包含与 LCD 中个、十、百、符号及背光的连接；

注意，在这个电路中 IN LO、COM、REF LO 三个引脚是连接在一起的。

工作原理

ICL7106 / ICL7107 属于 “双斜率 ADC”（Dual-slope ADC），通过两次积分完成转换，第一次是对输入信号电压的“定时”积分，第二次是对基准电压（极性相反）的“定值”积分，将其转换为时间的计数。

在 ADI 的经典教程 MT-027 [5] 中有这个过程的图示，其中， T 为定时，tx 为时间的计数，Vin 为输入信号，Vref 为基准电压：

图中，时间的计数 tx 与输入信号 Vin 的大小成正比关系。

当然，量程/基准电压、振荡频率、充放电电阻电容等，都会影响转换精度及速度。

某宝出品

在了解了上述内容后，如果有兴趣就可以购买模组了，万能的某宝有卖 DIY 散装，也有卖成品：

我当然买的是成品。

输入部分做了电阻分压处理，比如，有 0-2V ，0-20V，0-200V 三个量程档位，对应三对焊盘。默认是 0-20V。但它为何不用跳线帽呢？

拿个电池测量一下，同时对比万用表，模组显示 9.81V，万用表显示 9.80V，非常接近呀：

图7 ICL7106 / ICL7107 与万用表对比测量（模组显示 9.81V，图片中 LED 有些暗淡）

注：模组默认只有电压测量，所以是个电压表，如果要像万用表那样做电阻、电流、AC的测量，需要改电路。

小结

万用表在几十年前很昂贵，如今某宝上卖的 DT830 就很便宜，这源于 ICL7106 / ICL7107 这类 ADC 芯片的普及和应用。

参考资料

参考资料，均可以在互联网上通过搜索关键词获取查阅：

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