INTERSIL ICM7226A/B. Objednací číslo:

INTERSIL ICM7226A/B Objednací číslo: 17 43 86 Mezní hodnoty Maximální napájecí napětí (VDD - VSS) 6,5 V Maximální výstupní proud pro jeden znak 100 ma Maximální proud pro jeden segment 60 ma Rozsah napětí připojitelného na vstup nebo výstup (VSS - 0,3 V) až (VDD + 0,3 V) obvodu (Pozn. 1) Maximální ztrátový výkon při 70 C ICM7226A ICM7226B 1,0 W 0,5 W Rozsah pracovních teplot -25 C až +85 C Rozsah skladovacích teplot -55 C až +125 C Teplota vodivých částí při pájení (10 s) 300 C Výše uvedené maximální hodnoty charakteristik mohou způsobit trvalé poškození obvodu. Tyto údaje jsou závazné. Funkce obvodu může být ovlivněna při poručení těchto a dalších podmínek, které jsou uvedeny v provozní části této specifikace. Časté vystavování obvodu hraničním hodnotám mezních charakteristik může být jednou z příčin zvýšení jeho nespolehlivosti. Poznámka 1: Zničení obvodu může způsobit připojení signálu před přivedením napájení či připojení vstupů nebo výstupů na napětí převyšující hodnoty VDD a VSS o 0,3 V. Poznámka 2: Předpokládá se volné proudění vzduchu kolem všech obvodů umístěných na plošném spoji. 1

externí vstup oscilátoru vstup oscilátoru výstup oscilátoru BUFF výstup oscilátoru vstup RESET vstup A vstup B výběr oscilátoru výběr vstupu řízení výběr vstupu řízení hlavní blok dekodér hlavní čítač budič číslic RESET přetečení DATA latch přep. výstup STORE blok STORE & RESET komparátor obsahu ref. a hlavního čítače volba rozsahu blok DP dekodér a BCD logika řízení volby rozsahu blok řízení budiče segmentů výstup výběru číslic (8) vstup výběru rozsahu externí vstup výběru rozsahu vstup CONTROL externí vstup DT výstup segmentů (8) vstup výběru funkce výběr funkce výstupy BCD (4) MEAS IN PROC vstup HOLD výstup RESET STORE výstup Obr. 2: funkční schéma Elektrické parametry obvodu VDD = 5,0 V, TA = 25 C Ozn. Parametr Podmínky měření MIN TYP MAX Jedn. I DD Klidový proud displej vypnut nepoužité vstupy připojeny na V SS 2 5 ma V NAP Napájecí napětí -25 C < T A < +85 C f Amax Maximální frekvence vstupu A; vývod 40 f Bmax Maximální frekvence vstupu A; vývod 2 t AB Minimální odstup vstupu A a B při funkci Časový interval vstupy A,B připojeny na f max 4,75 6,0 V -25 C < T A < +85 C 4,75 V < V DD < 6,0 V Obrázek 4 Funkce=frekvence, poměr, čítač 10 14 jednotek MHz Funkce= perioda, časový interval 2,5-25 C < T A < +85 C 4,75 V < V DD < 6,0 V Obrázek 5-25 C < T A < +85 C 4,75 V < V DD < 6,0 V Obrázek 6 2,5 250 ns f OSC Max. frekvence osc. a ext. osc 25 C < T A < +85 C 10 ( min. frekv. ext. osc.) 4,75 V < V DD < 6,0 V (0,1) MHz g m Strmost osc. VDD = 4,75 V T A = +85 C 2000 µs f mux Frekvence multiplexeru f OSC = 10MHz 500 Hz t meas Doba mezi odměry 200 ms 2

d Vin /dt Vstupní poměr náboje Vstup A, B 15 mv/µs V IL Vstupní napětí Vývody 2, 19, 33, 35, 39,40 pro úroveň low 25 C < T A < +85 C V pro úroveň high 1,0 V IH 3,5 I ILK Průnik vstupů A,B Vývody 2, 39, 40 20 µa R IN Vstupní odpor proti V DD Vývody 19, 33 V IN = V DD - 1 V 100 400 Vstupní odpor proti V SS V IN = 1,0 V 50 100 kω R IN Vývody 19, 33 I OL Výstupní proud Vývody 3, 5, 6, 7, 17, 18, 32, 38 V OL = +0,4 V 400 I OH Vývody 3, 6, 7, 17, 18, 32 V OL = +2,4 V 100 µa I OH Vývody 3, 38, V OL = V DD - 0,8 V 265 I OH ICM7226A Vývody 22 30 Budič číslice výst. proud pro úroveň high V O = V DD - 2,0 V 150 100 ma I OL výst. proud pro úroveň low V O = +1,0 V - 0,3 I OH Budič segmentu Vývody 8 16 výst. proud pro úroveň high V O = +1,5 V 25 35 I OL výst. proud pro úroveň low V O = V DD - 1,0 V 100 ma Přepínané vstupy Vývody 1, 4, 20, 21 V IN = +1,0 V V IL Vstupní napětí pro úroveň low 0,8 V V IH Vstupní napětí pro úroveň high 2,0 R IN Vstupní odpor proti V SS 50 100 kω I OL ICM7226B Vývody 8 16 Budič číslice výst. proud pro úroveň low V O = +1,0 V 50 75 ma I OH výst. proud pro úroveň high V O = V DD - 2,5 V 100 µa I OH Budič segmentu Vývody 22 30 výst. proud pro úroveň high V O = V DD - 2,0 V 10 15 ma I L zbytkový proud V O = V SS 10 µa Přepínané vstupy Vývody 1, 4, 20, 21 V IL Vstupní napětí pro úroveň low V DD - V Vstupní napětí pro úroveň high Vstupní odpor proti V SS V IH V IN = V DD - 1,0 V V DD -0,8 R IN 100 360 kω Poznámka: Charakteristické hodnoty nejsou testovány. Ověřovací přípravek 3

Tento přípravek je osazen obvodem ICM7226A a obsahuje všechny potřebné prvky pro ověřování funkcí universálního čítače pro měření kmitočtu i doby periody implementovaných v ICM7226A. Pomocí tohoto přípravku se může za méně než jednu hodinu podrobně seznámit s činností a funkcemi obvodu ICM7226A každý technik či inženýr. Konkrétně přípravek obsahuje obvod ICM7226AIJL, krystal 10 MHz, osm sedmisegmentových 0,3 LED displejů, plošný spoj, odpory, kondenzátory, diody, spínače, přepínače a patici pro IO. Objednací číslo je ICM7226AEV/Kit. Funkční generátor vstup B řídící vstupy vstup A vstup ext. oscilátoru Funkční generátor Funkční generátor displej off displej test test výstup BCD C výstup BCD D RESET výstup Parametry krystalu f: 10,00 Mhz c: 22 pf Vysvětlivky X vodičová sběrnice výstup BCD B výstup BCD A RESET vstup indikace překročení rozsahu Připojení indikace překročení rozsahu Překročení rozsahu bude indikováno rozsvícením desetinné tečky sedmé číslice. katoda anoda ICM7226A d.p. D8 ICM7226B D8 d.p. Obr. 3: Testovací obvod Připojené indikace překročení rozsahu Překročení rozsahu bude indikováno rozsvícením desetinné tečky osmé číslice. katoda anoda ICM7226A d.p. D 8 ICM7226B D 8 d.p. d.p=d.t. Obr. 4: Popis segmentů číslice 4

Čítané průchody vstup A 4,5 V 0,5 V 5,0 ms MIN 5,0 ms MIN Obr. 5: Průběh signálů při zaručené minimální fa(max) pro měření kmitočtu, poměru kmitočtů a počítání jednotek. Měřený interval vstup A nebo B 4,5 V 0,5 V 250 ms MIN 250 ms MIN Obr. 5: Průběh signálů při zaručené minimální fa(max) a fb(max) pro měření periody a časového intervalu. Měření časových intervalů Obvod ICM7226A/B umožňuje přesné měření časových intervalů mezi dvěma událostmi. Při použití krystalu časové základny s kmitočtem 10 MHz, může interval mezi událostmi trvat i několik sekund. Rozlišení při měření času činí 100 ns. Měření je odstartováno sestupnou hranou signálu připojeného na vstup A a je ukončeno sestupnou hranou signálu na vstupu B. Při měření časového intervalu single události musí být ICM7226A/B spuštěn před měřením události. Což se provede příchodem sestupné hrany na vstup A následovaným sestupnou hranou na vstupu B. Tímto způsobem se odstartuje interval měření. Vstupy jsou potom připraveny pro vlastní měření. Vzestupné hrany na vstupech A a B před nebo po nastavení, slouží pro obnovení původních podmínek spuštění. Provedením tohoto postupu spouštění (pro měření single události nebo opakované měření jednoho 5

cyklu) je přístroj připraven pro měření jediné události. Při časování periodickými signály je nezbytné, aby první střídavý signál sloužil pro spouštění obvodu viz. obr. 7. Během cyklu měření časového intervalu obvod ICM7226A/B vyžaduje příchod sestupné hrany na vstup B do 200 ms z důvodu aktualizace stavů interní logiky. Nový cyklus měření nemůže být odstartován před ukončením této aktualizace. Detailní popis obvodu Vstupy A a B Na vstup A jsou přivedeny měřené signály v režimech měření periody, frekvence, počítání jednotek, poměru frekvencí a časových intervalů. Další vstupní signály jsou přivedeny na vstup B při měření podílu frekvencí a časových intervalů. Kmitočet fa by měl být vyšší než fb během měření podílu frekvencí. Oba vstupy jsou číslicové s typickým prahovým napětím 2,0 V při VDD = 5,0 V a jejich impedance je 250 kω. Pro optimální průběh měření by měla vstupní hodnota peak to peak dosahovat 50% napájecího napětí a její stejnosměrná složka by se měla shodovat s hodnotou spínacího napětí. Při připojení vstupů k obvodům s TTL logikou je žádoucí použít pul-up rezistor. Obvod čítá průchody nulou obou vstupů. Poznámka: Překročení amplitudy vstupního signálu o více než 0,2 V od hodnoty napájecího napětí může způsobit poškození obvodu. aktualizace spouštění interval měření spouštěcí hrany 250ms 250ms první posled. měřený měřený interval interval POZNÁMKA: PŘI MĚŘENÍ JEDNÉ UDÁLOSTI SE BUDE PŘEKRÝVAT PRVNÍ A POSLEDNÍ MĚŘENÝ INTERVAL. Obr. 7: Průběh signálů při měření časových intervalů Tyto požadavky splňuje následující obvod (obr. 8). 6

signál A signál B vstup A vstup B Obr. 8: Obvod spouštění, signály A a B H nebo L, IO TYP CD4049B invertovaný buffer CD4070B Přepínané vstupy Vstupy výběr funkce, výběr rozsahu, řízení a externí desetinná tečka jsou časově přepínané podle výběru požadované funkce. Čehož se dosáhne propojením příslušného výstupu číslice se vstupem. Vstup výběr funkce, výběr rozsahu a řízení musí být ustálen během druhé poloviny každého výstupu číslice (typicky po dobu 125 µs). Přepínané vstupy jsou aktivní v úrovni high pro společnou anodu ICM7226A a aktivní v úrovni low pro společnou katodu ICM7226B. Rušení přepínaných vstupů může zapříčinit nesprávné provedení zvolené operace. Tento jev se obzvláště projeví, jestliže je zvolen režim počítání jednotek a pokud existuje kapacitní vazba mezi diodami LED a přepínanými vstupy, při změnách napájení způsobených měnícím se odběrem budiče číslice. Z důvodu zvýšení odolnosti proti rušení doporučujeme zapojit odpor 10 kω sériově s přepínaným vstupem, jak je uvedeno v aplikačních poznámkách. Tabulka 1 znázorňuje funkce rozděleny podle jednotlivých číslic a vstupů. Tabulka 1: Přepínané řídící vstupy Funkce Vstup výběr funkce Frekvence Vývod 4 Perioda Poměr kmitočtů Časový interval Počítání jednotek Vstup výběr funkce Vývod 21 Kmitočet oscilátoru 0,01 sec/cykl 0, 1 sec/cykl Číslice D 1 D 8 D 2 D 5 D 4 D 3 D 1 D 2 7

Vývod 31 Vstup CONTROL Vývod 1 Externí vstup desetinné tečky Vývod 20 1 sec/cykl 10 sec/cykl Povolení externího vstupu výběru rozsahu Displej vypnut Test displeje Výběr frekvence 1 MHz Povolení externího oscilátoru Povolení externí desetinné tečky Signál desetinná tečka je výstupní pro stejnou číslici, jenž je připojena k tomuto vstupu D 3 D 4 D 5 D 4 & Hold D 8 D 2 D 1 D 3 Řídící vstupy Test displeje - Na displeji se postupně na všech číslicích zobrazí osmičky s desetinnou tečkou. Displej bude zhasnut současným výběrem příkazu displej vypnut. Displej vypnut - Pro povolení tohoto příkazu je nutné současné nastavení D4 a připojení vstupu HOLD na VDD. Obvod setrvá v tomto módu, dokud nebude na vstup HOLD přivedena úroveň low. Po dobu, kdy je obvod v režimu displej vypnut, jsou výstupy budičů segmentu a číslice ve stavu vysoké impedance a oscilátor dál běží (s typickou spotřebou 1,5 ma při referenčním kmitočtu 10 MHz), ale nebude probíhat žádné měření. Také signály používající přepínané vstupy nebudou mít žádný efekt. Nové měření bude odstartováno po přivedení úrovně low na vstup HOLD. (Tento režim není možný při funkci počítání jednotek). Výběr frekvence 1 MHz - Tento režim umožňuje použití krystalu s referenčním kmitočtem 1 MHz při zachování stejných podmínek měření jako u krystalu 10 MHz. Interní desetinná tečka bude posunuta o jedno místo doprava během měření periody a časového intervalu. Pokud se nejméně významná číslice zvyšovala o 1 s periodou 1 µs změní se tato perioda na 0,1 µs. Povolení externího oscilátoru - Při tomto režimu je použit vstup externího oscilátoru, namísto interního oscilátoru, jako vstup pro časovou základnu a hlavní čítač pro měření periody a časového intervalu. Interní oscilátor bude pracovat, ale jeho činnost nebude mít žádný vliv na funkci obvodu. Kmitočet externího oscilátoru musí být vyšší než 100 khz. Při nedodržení této podmínky se obvod sám resetuje a použije vnitřní referenční oscilátor. Jestliže chcete zabránit problémům, které by vás mohli velmi pozdržet, jako jsou připojení externího oscilátoru na oba vstupy OSC IN (vývod 35) a EXT OSC IN (vývod 33), přivedení krystalu do stavu nežádoucích oscilací, raději uzemněte vstup OSC IN. Externí desetinná tečka - Při povolení externí desetinné tečky bude desetinná tečka rozsvícena vždy, když bude signál z budiče číslice přiveden na aktivní vývod externí desetinné tečky. Zatemnění displeje bude zakázáno pro všechny číslice za desetinnou tečkou. Vstup výběru rozsahu Tento vstup určuje, které měření bude provedeno za dobu 1, 10, 100 nebo 1000 naplnění referenčního čítače, nebo zda doba měřená bude nastavena signálem externího výběru rozsahu. Ve všech režimech změna výběru rozsahu způsobí ukončení měření bez aktualizace displeje a odstartuje nové měření. Tento postup zabraňuje chybnému čtení po změně výběru rozsahu. Vstup výběru funkce Obvod umožňuje výběr jedné ze šesti funkcí: Měření kmitočtu Měření periody Měření časového intervalu Počítání jednotek Poměr kmitočtů Měření kmitočtu referenčního oscilátoru Tato funkce určuje, který ze signálů bude ovlivňovat stav hlavního čítače, a který stav referenčního. Připojení signálů k jednotlivým 8

čítačům podle funkce je znázorněno v tabulce 2. Při měření časových intervalů je klopný obvod nastaven sestupnou hranou signálu přivedeného na vstup A a resetován sestupnou hranou signálu na vstupu B. Výstup oscilátoru je přiveden na vstup hlavního čítače, když je nastaven klopný obvod. Změna výběru funkce ukončí probíhající měření bez aktualizace displeje a zahájí nové měření. Tento postup slouží k bezchybnému provedení přečtení výběru funkce při změně tohoto signálu. Jestliže dojde k přeplnění hlavního čítače, bude tato skutečnost indikována rozsvícením desetinné tečky za číslicí D8. Tabulka 2: Přiřazení vstupů podle vybrané funkce Druh funkce Hlavní čítač Referenční čítač Měření kmitočtu (fa) Vstup A 100 Hz (Oscilátor 10 5 nebo 10 4 ) Měření periody (fa) Oscilátor Vstup A Poměr kmitočtů (fa/fb) Vstup A Vstup B Měřené časového intervalu (A_B) Osc připojen Hradlován Osc nepřipojen Hradlován Počítání jednotek Vstup A Nepoužit (počítání na vstupu A) Měření kmitočtu referenčního oscilátoru (fosc) Oscilátor 100 Hz (Oscilátor 10 5 nebo 10 4 ) Vstup externí desetinné tečky Tento vstup je aktivní v režimu externí desetinné tečky. Na tento vstup může být připojena jakákoliv z číslic kromě D8. Číslice D8 nesmí být použita, protože je k ní připojena indikace překročení rozsahu a přivedení úrovně low by způsobilo zhasnutí neplatných nul za desetinnou tečkou. Vstup HOLD V režimu počítání jednotek připojení tohoto vstupu na VDD nezastaví ani nevynuluje hlavní čítač, ale jeho okamžitá hodnota zůstane zobrazena na displeji. Po příchodu signálu HOLD do úrovně low bude počítání pokračovat od nové hodnoty čítače. Při ostatních režimech připojení tohoto vstupu na VDD zastaví právě probíhající měření, vyresetuje hlavní čítač a obvod bude připraven na začátek nového měření do doby, než signál na tomto vstupu přejde do úrovně low. Obsah hlavního čítače zůstane uchován v obvodech latch a výsledek měření je zobrazen na displeji. Vstup RESET Vstup RESET vynuluje obsah hlavního čítače, zastaví právě probíhající měření, uvede obvody latch obvody hlavního čítače do stavu vysoké impedance a vynuluje všechny výstupy. Případným problémům vzniklým při zapnutí napájení zabráníte zapojením kondenzátoru mezi tento vstup a zem. Vstup externí výběr rozsahu Tento vstup slouží k výběru dalších rozsahů, než kterými je tento obvod vybaven. Na obrázku 9 je znázorněna vzájemná souvislost mezi signály externí výběr rozsahu a MEASURE IN PROGRESS. 9

Taktovací signál referenčního čítače MEAS IN PROGRESS externí výběr rozsahu Obrázek 9: Vzájemná souvislost mezi signály MEASUREMENT IN PROGRESS a externím výběrem rozsahu Výstupy MEASUREMENT IN PROGRESS, STORE a RESET OUT Tyto výstupy usnadňují komunikaci obvodu s externím rozhraním a mohou být připojeny k obvodům s low power Schottky TTL logikou (LS). Vzájemná souvislost mezi těmito signály je naznačena na obrázku 10. Signál MEASUREMENT IN PROGRES může být připojen na vstup obvodu ECL, jestliže je tento obvod napájen ze stejného zdroje jako ICM7226. MEASUREMENT IN PROGRESS STORE 120 200 ms 40 ms 30-40 ms 60 ms RESET OUT 40 ms Obrázek 10: Průběh výstupních signálů RESET OUT, STORE a MEASUREMENT IN PROGRESS během měření Výstupy BCD Na těchto výstupech je BCD hodnota číslice. BCD kód je zobrazen v tabulce 3. Vzestupná hrana (ICM7226A - společná anoda) nebo sestupná hrana (ICM7226B - společná katoda) budiče číslice zpozdí BCD data o 2 až 6 mikrosekund. Vzestupná nebo sestupná hrana signálu může být s výhodou uplatněna při externímu zpracování BCD dat. BCD výstup může být připojen na jeden vstup obvodu LS TTL. Displej je přepínán od čísla s největším významem (MSB) k číslu s nejmenším významem (LSB). Nastavení nulového jasu displeje nemá žádný vliv na stav BCD výstupů. 10

Tabulka 3: Pravdivostní tabulka BCD výstupů Číslo BCD 8 Vývod 7 BCD 4 Vývod 6 BCD 2 Vývod 17 BCD 1 Vývod 18 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 3 0 0 1 1 4 0 1 0 0 5 0 1 0 1 6 0 1 1 0 7 0 1 1 1 8 1 0 0 0 9 1 0 0 1 BUFF výstup oscilátoru Tento výstup umožňuje použit interní oscilátor aniž bychom způsobily přerušení jeho činnosti. Výstup může být připojen na jeden vstup obvodu LS TTL. Při návrhu plošného spoje dbejte na minimalizaci parazitních kapacit. Vlastosti displeje Číslice na displeji jsou přepínány s frekvencí 500 Hz. Doba svitu jedné číslice je 244 µs a doba zatemnění mezi číslicemi je 6 µs. Desetinná tečka a zatemnění nevýznamných nul bylo navrženo pro displeje s desetinnou tečkou na pravé straně. Nuly před desetinnou tečkou nebudou zobrazeny. Nevýznamné nuly budou též zatemněny v případě, že dojde k překročení rozsahu hlavního čítače. Při použití interní desetinné tečky je na displeji zobrazen kmitočet v khz a čas v µs. Obvod ICM7226A je navržen pro ovládání LED displeje se společnou anodou. Maximální proud je 25 ma na segment při použití displeje s VF = 1,8 V při 25 ma. Střední hodnota stejnosměrného proudu bude vyšší o 3 ma. ICM7226A je navržen pro ovládání LED displeje se společnou katodou. Maximální proud je 15 ma na segment při použití displeje s VF = 1,8 V při 15 ma. Jestliže je proud displeje vyšší je nutné připojit do série omezovací odpory. Na obrázcích 11, 12,13 a 14 jsou znázorněny závislosti proudu číslice a segmentu jako funkce výstupního napětí pro budič displeje se společnou anodou a katodou. Obrázek 11: ICM7226A Typical IDIG vs. VDD - VO; 4.5 VDD 6,0 V= ICM7226A závislost proudu IDIG na napětí VDD - VO pro 4.5 VDD 6,0 V 11

Obrázek 12: ICM7226A závislost proudu ISEG na napětí VO Obrázek 13: ICM7226A závislost proudu IDIG na VDD - VO pro 4.5 VDD 6,0 V Obrázek 14: ICM7226B závislost proudu ISEG na napětí VO 12

Zvýšení jasu displeje dosáhnete zvýšením napětí VDD na 6,0 V, ale dbejte na možné překročení ztrátového výkonu nebo proudových rozsahů obvodu. Výstupy SEG a DIGIT nejsou kompatibilní s logikou TTL ani CMOS. Při použití těchto výstupů jako logických signálů použijte tranzistory pro posunutí úrovní. Externí latching musí být proveden následující řídící hranou signálu číslice. Přesnost měření U univerzálního čítače je chyba měření způsobena především kmitočtovou nestabilitou (driftem) krystalu a kvantizační chybou. Při měření kmitočtu, periody a časového intervalu je signál odvozený z referenčního oscilátoru použit v hlavním nebo referenčním čítači, a proto chyba kmitočtu oscilátoru určuje celkovou chybu měření. Pro příklad: Při teplotním koeficientu oscilátoru 20 ppm/ C bude chyba měření 20 ppm/ C. Kvantizační chyba, která se projevuje při každém číslicovém měření, je ± 1. Výrazného snížení tyto chyby dosáhneme zobrazením nejvyššího možného počtu číslic. Maximální přesnosti dosáhneme: v režimu měření kmitočtu - při měření vysokofrekvenčních signálů v režimu měření periody - při měření nízkofrekvenčních signálů Tato skutečnost je znázorněna na obrázku 15, kde nejmenší přesnosti dosáhneme při 10 khz. Při měření časového intervalu je tato chyba největší pro 1 započítání na celý interval a je shodná pro všechny rozsahy, jak je vyobrazeno na obrázku 16. Při měření poměru kmitočtů dosáhneme vyšší přesnosti průměrováním více cyklů vstupu B viz. obrázek 17. Maximální počet platných čísel 1 cyklus 10 cyklů 10 2 cyklů 10 3 cyklů 0,01 s 0,1 s 1 s 10 s Měření periody f OSC = 10 MHz Měření kmitočtu Frekvence (Hz) Obrázek 15: Závislost maximální přesnosti měření kmitočtu a periody omezené kvantizační chybou 13

Maximální počet platných čísel Maximální časový interval 10 3 intervalů Maximální časový interval 100 intervalů Maximální časový interval 10 intervalů Časový interval (µs) Obrázek 16: Závislost maximální přesnosti měření časového intervalu omezené kvantizační chybou 1 cyklus Maximální počet platných čísel 10 cyklů 10 2 cyklů 10 3 cyklů Počet cyklů na vstupu B f A /f B Obrázek 17: Závislost maximální přesnosti měření poměru kmitočtů omezené kvantizační chybou Příklady zapojení obvodu Integrovaný obvod ICM7226 může být použit jako samostatný čítač, nebo může být zapojen společně s přídavnými děliči či jinými obvody v rozmanitých aplikacích. Jelikož vstupy A a B jsou digitální je použití přídavných obvodů samozřejmostí, zejména z důvodu předzpracování 14 měřených signálů. Příkladem takovýchto úprav je omezení signálu, zesílení malých signálů, použití obvodů s hysterezí nebo vzájemné přizpůsobení úrovní. Další možností je použití obvodů FET nebo linkového budiče ECL 10116, který umožňuje zvýšení vstupní impedance, citlivosti a šířky pásma. Na těchto požadavcích je závislá cena a složitost celého zapojení. Při použití TTL děličů a

vstupních omezovačů je nutné zapojit pul-up rezistory mezi vstupy a VDD. Zapojení obvodu ICM7226 ve funkci univerzálního čítače s minimálním počtem dalších součástek je znázorněno n obrázku 18. Pro měření kmitočtu a periody signálů s kmitočtem vyšším než 40 MHz můžeme z výhodou použít pomocný obvod z obrázku 19. Pro korekci naměřené hodnoty je nezbytné snížit kmitočet oscilátoru (10 MHz) na 2,5 MHz, čímž se prodlouží doba mezi jednotlivými měřeními na 800 ms a frekvence přepínání displeje vzroste na 125 Hz. Jestliže bude kmitočet vstupního signálu vydělen deseti, může být ponechána původní frekvence referenčního oscilátoru na 10 MHz nebo 1 MHz, ale musíme posunout desetinnou tečku. Na obrázku 20 je znázorněno použití děliče 10 v zapojení multifunkčního čítače. Zvýšení přesnosti při měření periody dosáhneme použitím podpůrných logických obvodů. Zatemnění Test displeje displeje Externí oscilátor Vstup A Vstup B diody Vstup externího oscilátoru Typické parametry krystalu: c = 22 pf Obrázek 18: Univerzální čítač 10 MHz Překročení rozsahu 15

Vstup A Externí oscilátor Vypnutí Test displeje displeje Vstup B Překročení rozsahu Obrázek 19: Čítač 40 MHz pro měření kmitočtu a periody Vypnutí displeje Test displeje Externí oscilátor Vstup diody Vstup Vstup externího oscilátoru Překročení rozsahu Obrázek 20: Čítač 100 MHz s více funkcemi 16

Vypnutí displeje Test displeje Vstup Výběr funkce Rozepnut: Měření kmitočtu Sepnut: Měření periody Obrázek 21: Čítač 100 MHz pro měření kmitočtu a periody Překročení rozsahu Použití analogového multiplexeru CD4016 k přepínání číslicových výstupů na vstup výběru funkce je znázorněn na obrázku 21. Pokud je obvod CD4016 ovládán analogovým přenosovým hradlem, nedojde k posunu úrovně výstupu číslic. Obvody CD4051 a CD4052 mohou být také použity pro výběr příslušného vstupu či pro přepojení jednoho ze 4 nebo 8 číslicových vstupů. Analogové multiplexery můžeme též z výhodou použít v systémech, ve kterých je režim ovládán mikroprocesorem. TTL multiplexery 74LS153 a 74LS251 můžeme též použít, ale pouze za předpokladu, že budou použity společně s přídavnými obvody upravujícími výstup číslice na úroveň kompatibilní s obvody TTL. Obvod na obrázku 22 může být použit v aplikacích s režimem single (jednoho) odměru. Signál STORE uvede obvod ICM7226 do režimu HOLD a signál HOLD je použit ke zkrácení doby mezi jednotlivými měřeními. Obvod na obrázku 23 posílá krátkou dobu pulsy na vstup HOLD po přechodu signálu STORE do úrovně low. Nové měření začne po skončení těchto pulsů. Tento obvod slouží ke zkrácení doby mezi měřeními z 200 ms na 40 ms. Zapojením obvodu z obrázku 23 do aplikace uvedené na obrázku 19 zkrátí dobu mezi měřeními z 1600 ms na 800 ms. 17

Výstup STORE Vstup HOLD Spínač Funkce Rozepnut = Povolení režimu SINGLE měření Sepnut = Začátek nového měření Sepnut = Vstup HOLD Obrázek 22: Obvod pro použití ICM7226 v módu single (jednoho) měření Výstup STORE Vstup HOLD Spínač HOLD Obrázek 23: Obvod pro zkrácení doby mezi měřeními 18

famax v režimech měření kmitočtu, podílu kmitočtů a počítání jednotek Frekvence(MHz) f Amax, f Bmax při měření periody a časového intervalu Obrázek 24: Závislost maximální frekvence na vstupech A a B v závislosti na VDD Na obrázku 25 je znázorněno připojení ICM7226 k displeji LCD pomocí dvou budičů displeje ICM7211. Obvod využívá výstupů BCD a osm linek pro rozsvěcení jednotlivých číslic. Tímto způsobem lze snadno připojit přípravek ICM7226 EV/Kit ke dvěma ICM7211 EV/Kit nebo s několika drobnými úpravami k budiči fluoroscenčního displeje ICM7235. Vlastnosti interního oscilátoru Oscilátor obvodu je složen z invertorů s FET tranzistory s velkým zesílením v komplementárním zapojení. Externí rezistor 10 MΩ nebo 22 MΩ by měl být zapojen mezi vstup a výstup oscilátoru z důvodu to provide biasing. Oscilátor je konstruován pro práci s paralelně zapojeným rezonančním krystalem 10 MHz s CL=22 pf a sériovým odporem menším než 35 Ω. Představitelem takovéhoto krystalu je 10 MHz CTS KNIGHTS ISI-002. Pro specifikovaný krystal a jeho parazitní kapacitu můžeme spočítat požadovanou hodnotu gm ze vztahu: C gm = ω 2 CINCOUTRS 1 + C kde C L CINC = C + C IN OUT OUT CO = statická kapacita krystalu RS = sériový odpor krystalu CIN = Vstupní kapacita COUT = Výstupní kapacita ω = 2 π f Požadovaná hodnota gm by neměla být větší než 50 % hodnoty gm specifikované pro obvod ICM 7226, aby bylo zaručeno spolehlivé rozběhnutí oscilátoru. Příspěvek vstupního a výstupního vývodu oscilátoru k CIN a COUT činí přibližně 4 pf. Kondenzátory CIN a COUT by měly mít dvojnásobnou hodnotu load capacitance krystalu. Při použití děličů s jiným než desítkovým poměrem může být použit krystal s kmitočtem různým od 10 MHz nebo 1 MHz. Z tohoto důvodu se také změní doba přepínání displeje a čas mezi měřeními. O L 2 19

Doba přepínání displeje bude fmux = fosc / 2 10 4 pro 10 MHz a fmux = fosc / 2 10 3 pro 1 MHz. Doba mezi měřeními bude 2 10 6 / fosc pro 10 MHz a 2 10 5 / fosc pro 1 MHz. Posílený výstup oscilátoru může být použit jako testovací bod nebo pro řízení přídavné logiky. Tento výstup může být připojen na jeden vstup obvodu LS TTL. V případě připojení tohoto výstupu na CMOS vstup nebo na vstup externího oscilátoru, je nutné zapojit odpor 10 kω mezi tento výstup a napětí VDD. Součástky krystalu a oscilátoru musí být umístěny co nejblíže k integrovanému obvodu z důvodu snížení vlivu ostatních signálů. Nevhodné ovlivňování mezi signály posílený výstup oscilátoru nebo vstup externího oscilátoru a signály výstup oscilátoru nebo vstup oscilátoru může být příčinou nežádoucích posunů kmitočtu oscilátoru. Pro snížení tohoto ovlivňování doporučujeme připojit vývody 34 a 37 na VDD nebo VSS a umístit je dál od obvodu oscilátoru. Displej LCD 28 budících linek segmentu 28 budících linek segmentu Obrázek 22: Univerzální čítač 10 MHz s LCD displejem Změny vyhrazeny! 20