無源液晶顯示模塊只需串接在兩線制變送器4～20mA回路里，即可顯示測量工程值或測量百分比，無需電池或外接電源。
4～20mA信號是兩線制變送器的傳輸標準。通常在控制室用數顯表顯示其測量工程值，或用計算機數據采集顯示。所設計的無源液晶顯示模塊，只需串接在兩線制變送器4～20mA回路里，即可顯示測量工程值或測量百分比，無需電池或接入電源。可嵌入到現場儀表的表頭就地顯示，或安裝在控制室集中顯示，是一種通用的無源液晶顯示模塊。
工作原理
顯示模塊通過兩個接線端串接到兩線制變送器的4～20mA回路里，通過模塊的可調精密并聯穩壓管產生2.5V的壓降，再經過倍壓提供模塊的5V電源。信號采樣電阻產生的最大200mV信號送入模數轉換器的差分輸入端，轉換為數字量進行顯示。模數轉換器采用抗工頻干擾強的雙積分模數轉換器ICL7106，可以直接驅動3位半液晶顯示器，如圖1所示。
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圖1 無源液晶顯示模塊電路框圖 |
電路設計
設計電路如圖2所示。顯示模塊通過JLOOP端子串接在4～20mA信號回路。圖中Z1是可調精密并聯穩壓器，吸收電流能力1～100mA。輸出電壓可用兩個外部電阻R3、R4設置至2.5～30V之間的任何值，考慮到模塊的壓降和ICL7106的工作電壓，這里取2.5V。R10、R11、R12串并聯為回路信號的取樣電阻，對于不同的顯示量程可便于調整信號滿度。
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圖2 無源液晶顯示模塊電路圖 |
ICL7660是Intersil公司采用CMOS工藝制成的高效率、小功率低壓直流電源變換器，它不僅可將單電源轉換成對稱輸出的雙電源，還能實現倍壓和多倍壓輸出，ICL7106的電源即由此獲得。ICL7106也是Intersil公司生產的專門用于驅動LCD的雙積分模數轉換器，功耗極低，可由電池供電。芯片內部有時鐘電路，外接阻容元件即可構成兩級反相RC振蕩器(圖中R13、C1)，內部有基準電壓發生電路，在V+與COM之間有一個2.8V典型值的基準電壓源，但考慮到其溫度穩定性，這里采用外接精密基準LM385-1.2V，再由分壓器分壓送到ICL7106的差分基準輸入端。Ws電位器用來微調顯示滿度以保證Vref+- Vref-＝Vm/2，Vm為滿量程。ICL7106的差分輸入特性使得IN+和IN-可以接受在共模電壓范圍內的差分電壓，在V-+1～V+-0.5范圍內，A/D轉換器具有86dB的共模抑制比。圖中Wz、R6、R7分壓接入測量輸入IN＋端，Wz用于調整量程下限。R8、C5組成低通濾波以濾去干擾。M1用于驅動小數點，DPS用于選擇小數點顯示位置。LCD SI71263是長沙太陽人公司生產的小型三位半液晶顯示器。整個電路簡單實用，采用表面貼封裝的元件做成小型液晶顯示模塊，可直接嵌入到現場儀表的表頭。
無源液晶顯示模塊的實現方法切實可行，具有設計簡單、工作可靠等優點，具有很好的參考價值和實用性。