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16位A/D轉(zhuǎn)換器MAX1166的原理及應(yīng)用
MAX1166是美國(guó)ＭＡＸＩＭ公司生產(chǎn)的逐次逼近型１６位模數(shù)轉(zhuǎn)換器,該芯片片內(nèi)除集成了逐次逼近型ＡＤＣ所必須的逐次逼近寄存器ＳＡＲ、高精度比較器和控制邏輯外,還集成了時(shí)鐘、４．０９６Ｖ精密參考源和接口電路,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖１所示。ＭＡＸ１１６６的數(shù)據(jù)總線為８位,因此與目前廣泛使用的８位微處理器連接非常方便。???
?????? ＭＡＸ１１６６的典型參數(shù)如下：
●并行數(shù)據(jù)輸出接口：８位?
●采樣頻率：１６５ｋｓｐｓ?
●精度：最大線性誤差±２ＬＳＢ,１６位無(wú)誤碼?
●內(nèi)部參考源電壓：４．０９６Ｖ?
●外部參考源電壓輸入范圍：＋３．８～５．２５Ｖ?
●模擬電壓輸入范圍：＋４．７５～＋５．２５Ｖ?
●數(shù)字電壓輸入范圍：＋２．７～＋５．２５Ｖ?
●小電流?外部參考電源流為１．８ｍＡ?內(nèi)部參考電源流為２．７ｍＡ?采樣率在１０ｋｓｐｓ時(shí)的外部參考電源電流為０．１μＡ;
●采用２０管腳ＴＳＳＯＰ封裝。
?。停粒兀保保叮豆灿校玻皞€(gè)引腳,圖２為其引腳排列圖,這些引腳大體可分為三類。
第一類是電源類?其中,模擬電源ＡＶＤＤ和數(shù)字電源ＤＶＤＤ應(yīng)分別通過(guò)０．１μＦ的鉭電容與模擬地和數(shù)字地相連接。而數(shù)字地ＤＧＮＤ和模擬地ＡＧＮＤ１、ＡＧＮＤ２通常共地。
第二類為模數(shù)信號(hào)類?其中,ＡＩＮ為模擬信號(hào)輸入端;Ｄ０／Ｄ８～Ｄ７／Ｄ１５為數(shù)字量并行輸出口。
第三類是控制信號(hào)類?其中ＣＳ ?輸入?為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)端;Ｒ／ Ｃ（輸入）為讀取結(jié)果／模數(shù)轉(zhuǎn)換控制端;ＥＯＣ（輸出）用于指示轉(zhuǎn)換結(jié)束;ＨＢＥＮ?輸入?用來(lái)控制從總線讀出的數(shù)據(jù)是轉(zhuǎn)換結(jié)果的高字節(jié)還是低字節(jié);ＲＥＦＡＤＪ為參考電源選擇端,該端通過(guò)０．１μＦ鉭電容與模擬地相接時(shí)?選擇內(nèi)部參考電源模式?而當(dāng)其直接與模擬電源相接時(shí)?選擇外部參考電源模式;ＲＥＦ為參考電源輸入／輸出端,選擇內(nèi)部參考電源時(shí)?該腳應(yīng)通過(guò)４．７μＦ鉭電容接模擬地?而選擇外部參考電源時(shí)?該腳為外部參考電源輸入端。
????? 2? MAX1166的轉(zhuǎn)換控制時(shí)序
?。停粒兀保保叮兜囊淮无D(zhuǎn)換過(guò)程可分為三個(gè)階段,即轉(zhuǎn)換準(zhǔn)備階段、模數(shù)轉(zhuǎn)換階段和轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出階段。圖３為其轉(zhuǎn)換時(shí)序圖。具體工作過(guò)程如下：
點(diǎn)擊看原圖
首先將Ｒ／ Ｃ管腳置低電平,然后在ＣＳ腳輸入脈沖信號(hào),ＭＡＸ１１６６會(huì)在ＣＳ的第一個(gè)脈沖信號(hào)的下降沿進(jìn)入工作狀態(tài);并在ＣＳ的第二個(gè)脈沖信號(hào)下降沿啟動(dòng)Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換。此脈沖信號(hào)的寬度最小應(yīng)為４０ｎｓ。轉(zhuǎn)換過(guò)程中,ＥＯＣ腳為高電平,并在經(jīng)過(guò)約５μｓ轉(zhuǎn)換完成后,ＥＯＣ腳電平變低以指示轉(zhuǎn)換完成。當(dāng)ＥＯＣ腳輸出為低電平時(shí),若將Ｒ／ Ｃ腳置為高電平,系統(tǒng)將在ＣＳ的第三個(gè)脈沖的下降沿把轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出到數(shù)據(jù)總線上。
在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中,通過(guò)檢測(cè)ＥＯＣ腳的輸出電平即可判斷數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換狀態(tài)。當(dāng)ＥＯＣ輸出為高電平時(shí),表示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換仍在進(jìn)行,此時(shí)不能讀取數(shù)據(jù);而當(dāng)ＥＯＣ輸出為低電平時(shí),表明數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束,此時(shí)可以讀取數(shù)據(jù)。設(shè)置并行數(shù)據(jù)輸出選擇位ＨＢＥＮ為高電平?可讀取數(shù)據(jù)高８位;而設(shè)置ＨＢＥＮ為低電平則可讀取數(shù)據(jù)低８位。
?。停粒兀保保叮队袃煞N工作模式,即穩(wěn)定工作模式和低功耗工作模式?？捎晒苣_Ｒ／ Ｃ在ＣＳ第二個(gè)脈沖下降沿的狀態(tài)來(lái)決定選擇哪種工作模式,Ｒ／ Ｃ 為低電平時(shí),選擇正常工作模式,為高電平時(shí)選擇低功耗工作模式。
?????? 3? 典型應(yīng)用電路
?。停粒兀保保叮兜目偩€接口為８位,該總線的接口速度相當(dāng)快,可以和各種微處理器直接進(jìn)行接口,因此ＭＡＸ１１６６與８位微處理器的連接電路相對(duì)比較簡(jiǎn)單。圖４是ＭＡＸ１１６６和ＭＣＳ－８０５１的接口電路圖。在本例中,由于單片機(jī)外圍芯片僅有ＭＡＸ１１６６一片,所以,為簡(jiǎn)單起見(jiàn),沒(méi)有為之確定地址,即任意地址均可作為其地址。因?yàn)椋停粒兀保保叮兜模茫有盘?hào)脈沖寬度要求最小為４０ｎｓ,因此,對(duì)于單片機(jī)而言,只要對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行寫操作,即會(huì)產(chǎn)生ＷＲ脈沖,其寬度為６個(gè)時(shí)鐘周期。如果采用１２ＭＨｚ的晶振,其脈沖寬度為５００ｎｓ,所以可以將單片機(jī)的ＷＲ信號(hào)作為ＭＡＸ１１６６的ＣＳ輸入信號(hào)。至于Ｒ／ Ｃ 、ＥＯＣ和ＨＢＥＮ等信號(hào),只需連接到普通的鎖存功能端口即可（如單片機(jī)的Ｐ１口）。
圖４中,ＭＡＸ１１６６采用的是內(nèi)部參考源。如果在ＣＳ信號(hào)的第二個(gè)脈沖下降沿使Ｒ／ Ｃ 為低電平,即選擇了穩(wěn)定工作模式,該模式的應(yīng)用程序如下（該程序會(huì)將轉(zhuǎn)換結(jié)果的高８位存放在片
內(nèi)存儲(chǔ)器Ａ０單元,而將低８位存放在Ａ１單元）：
?。停希?Ｒ０ ? ＃Ａ０ ;數(shù)據(jù)暫存區(qū)地址
?。樱粒停? ＣＬＲ Ｐ１．０ ;拉低Ｒ／ Ｃ電平,為
Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換啟動(dòng)做準(zhǔn)備
?。停希郑?＠ＤＰＴＲ?Ａ ;給ＣＳ第一個(gè)脈沖信
號(hào),ＭＡＸ１１６６進(jìn)入準(zhǔn)
備工作狀態(tài)
ＭＯＶＸ ＠ ＤＰＴＲ?Ａ ;給ＣＳ第二個(gè)脈沖信
號(hào),啟動(dòng)Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換
?。祝粒桑? ＪＢ Ｐ１．２? ＷＡＩＴ ;如果轉(zhuǎn)換結(jié)束,則進(jìn)
入讀數(shù)據(jù)子程序
?。遥牛模? ＳＥＴ Ｐ１．０ ;拉高Ｒ／ Ｃ電平,準(zhǔn)備
讀取數(shù)據(jù)
?。停希郑?＠ ＤＰＴＲ?Ａ ;給ＣＳ第三個(gè)脈沖信
號(hào),開(kāi)始讀數(shù)據(jù)
?。樱牛?Ｐ１．１
?。停希郑?Ａ?＠ＤＰＴＲ ;讀取數(shù)據(jù)高８位
?。停希?＠Ｒ０? Ａ
?。桑危?Ｒ０
?。茫蹋?Ｐ１．１
?。停希郑?Ａ?＠ＤＰＴＲ ;讀取數(shù)據(jù)低８位
?。停希?＠Ｒ０? Ａ
?????? 4? 結(jié)束語(yǔ)
?。停粒兀保保叮妒且环N１６位的Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器,它不僅具有分辨率高、轉(zhuǎn)換速度快的特點(diǎn),而且功耗低、體積小、接口方便、電路簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)特性良好。因而是電池供電的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的理想選擇,具有廣闊的應(yīng)用前景。
- 轉(zhuǎn)換器(141067)
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