MAXl55／MAXl56的功能特點(diǎn)及在雷達(dá)高頻傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

在某些測(cè)量與控制領(lǐng)域，要求A／D轉(zhuǎn)換器具有多通道同時(shí)跟蹤／保持（T／H）功能，以消除輸人通道采樣時(shí)間的不同。美國(guó)MAXIM公司推出的MAXl55／MAXl56A／D轉(zhuǎn)換器是比較典型的一款，MAXl55／MAXl56A／D轉(zhuǎn)換器每一個(gè)通道都有自己的T／H，并且所有的T／H在同一時(shí)刻采樣，MAXl55／MAXl56A／D轉(zhuǎn)換器還有一個(gè)2．5V的內(nèi)部基準(zhǔn)和電源關(guān)斷功能，以提供完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，結(jié)合在雷達(dá)高頻傳輸系統(tǒng)監(jiān)控裝置中使用該芯片的體會(huì)，本文將對(duì)MAXl55／156的結(jié)構(gòu)、功能特性及其工作原理做簡(jiǎn)單介紹。

1 MAXl55／MAXl56的總體結(jié)構(gòu)和主要功能

MAXl55／MAXl56是高速、多通道的8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），MAXl55有8個(gè)模擬輸入通道，MAX156有4個(gè)模擬輸入通道。每一個(gè)通道都有自己的T／H在同一時(shí)刻取樣。轉(zhuǎn)換器在3．6μs內(nèi)轉(zhuǎn)換完一個(gè)通道，并且將結(jié)果存儲(chǔ)在片內(nèi)的8X8RAM中。當(dāng)工作于+5V的單電源時(shí)，MAXl55／MAXl56可以工作于單極性或者雙極性，進(jìn)行單端或者差分轉(zhuǎn)換。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖l所示。

MAXl55有28腳DIP封裝和寬SO封裝如圖2所示，MAXl56有24腳窄塑料DIP和28腳寬SO封裝。

2 MAXl55／MAXl56的引腳說(shuō)明

3 MAXl55／MAXl56的基本工作原理

MAXl55／MAXl56包含一個(gè)3．6μs的逐次比較型ADC和8／4個(gè)跟蹤和保持輸入端。當(dāng)轉(zhuǎn)換開始，所有的AIN端同時(shí)采樣。各通道是否采樣取決于他們是否被選中。進(jìn)行單通道或者多通道轉(zhuǎn)換都需要預(yù)先請(qǐng)求，且通道可以是單端和差分混合的。ADC的結(jié)果被存人片內(nèi)RAM中。

給出一個(gè)WR脈沖，在WR的上升沿，MUX配置寄存器數(shù)據(jù)；在WR的下降沿，所有的輸入開始采樣。訪問(wèn)轉(zhuǎn)換結(jié)果是用連續(xù)的RD脈沖來(lái)自動(dòng)地從通道0開始順序訪問(wèn)RAM。每一個(gè)RD脈沖將RAM的地址計(jì)數(shù)器加1。在多通道轉(zhuǎn)換中，當(dāng)WR變?yōu)榈蜁r(shí)，RAM地址計(jì)數(shù)器復(fù)位到0。在裝載RAM地址（A0～A2）的同時(shí)使D4／INH為1，可設(shè)置地址并禁止轉(zhuǎn)換，然后執(zhí)行一條讀操作，可以讀出RAM的任一地址。

4 MAXl55／MAXl56的接口時(shí)序

當(dāng)MODE輸入端口開路時(shí)，為軟配置模式。在軟配置模式中，MUX配置寄存器決定轉(zhuǎn)換的類型。在WR的上升沿，寄存器被更新。在轉(zhuǎn)換開始后，BUSY端變?yōu)榈?，轉(zhuǎn)換從選定的最低通道開始順序進(jìn)行。當(dāng)BUSY變?yōu)楦咭院螅D(zhuǎn)換結(jié)果存儲(chǔ)到RAM中。在轉(zhuǎn)換結(jié)束后，微處理器可以用連續(xù)的RD脈沖訪問(wèn)RAM中的數(shù)據(jù)。第一次讀出的數(shù)據(jù)是最低通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果，后續(xù)的脈沖順序讀出余下的通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果。

對(duì)于較簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)合，MODE和Vss端的連線可用來(lái)指定轉(zhuǎn)換的類型，如表2所示。在這種模式下，不使用配置寄存器，所以D0～D7端的輸人數(shù)據(jù)被忽略。例如，MODE端連接到低電平，在WR脈沖作用下，將啟動(dòng)8通道的單端轉(zhuǎn)換；MODE端連接到高電平，在WR脈沖作用下，將啟動(dòng)4通道差分轉(zhuǎn)換。在DO～D7端出現(xiàn)的數(shù)據(jù)不影響配置寄存器。

5 MAXl55／MAXl56在雷達(dá)高頻傳輸系統(tǒng)中應(yīng)用

雷達(dá)的高頻傳輸系統(tǒng)接于發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和天線之間，是整個(gè)收發(fā)系統(tǒng)的重要組成部分，主要承擔(dān)著將發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的大功率高頻能量順利高效地送達(dá)天線，再將天線的微弱信號(hào)饋送到接收機(jī)的功能。因此，他的工作狀態(tài)好壞直接關(guān)系到收發(fā)系統(tǒng)乃至整部雷達(dá)性能的發(fā)揮。由于系統(tǒng)在大功率高頻狀態(tài)下工作，相關(guān)器件容易受損低（失）效，造成系統(tǒng)主要性能指標(biāo)達(dá)不到要求，使高頻能量不能有效傳輸、漏功超標(biāo)，從而產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致相關(guān)器件受損或燒壞。不但經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重，而且使整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法正常工作。為了避免上述情況的發(fā)生，加裝高頻傳輸系統(tǒng)監(jiān)控保護(hù)裝置，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)中相關(guān)器件的工作狀態(tài)實(shí)施定量實(shí)時(shí)的監(jiān)控和安全保護(hù)，就可大大提高維修保障工作的針對(duì)性和有效性，將從根本上改變目前這種落后的監(jiān)控手段，使雷達(dá)的保障水平和能力產(chǎn)生一個(gè)質(zhì)的飛躍。圖3所示為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

在雷達(dá)高頻傳輸監(jiān)控裝置中，由專用的傳感器獲得取樣信號(hào)，經(jīng)預(yù)處理電路濾波去噪使其電壓值達(dá)到A／D轉(zhuǎn)換器的電壓輸入范圍，單片機(jī)采用查詢方式獲得A／D轉(zhuǎn)換器的各路峰值檢測(cè)的平均值，由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)顯示出各路工作狀態(tài)，在傳輸系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，單片機(jī)調(diào)用報(bào)警子程序，若連續(xù)三次取樣值超限，則發(fā)出聲光報(bào)警并驅(qū)動(dòng)發(fā)射機(jī)高壓保護(hù)電路。由此可見，系統(tǒng)對(duì)A／D轉(zhuǎn)換器的多通道的T／H功能提出很高的要求，所以我們采用了美國(guó)美信公司的MAXl55／MAXl56A／D轉(zhuǎn)換器。

采用MAXl55的MODE端接地，Vss接一5V的8通道模式采樣，MCS-51給出一個(gè)WR脈沖，在WR的下降沿轉(zhuǎn)換開始，此時(shí)ADC的RAM地址計(jì)數(shù)器復(fù)位到0，在轉(zhuǎn)換結(jié)束后，MCS-51通過(guò)連續(xù)RD的脈沖順序讀出RAM中的數(shù)據(jù)。第一次讀出最低通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果，后續(xù)RD脈沖順序讀出余下通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果。圖4所示為MAXl55與MCS-8051的接口電路圖。

6 應(yīng)用中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

內(nèi)部的2．5V基準(zhǔn)源輸出端（REFOUT）必須通過(guò)1個(gè)4．7μF的電解電容和1個(gè)0．1μF的瓷介電容旁路到模擬地，如果輸入信號(hào)低于地電平，必須使用負(fù)電源，以保證器件的穩(wěn)定性。

如果在REFIN端接人外部的基準(zhǔn)源，那么REFOUT必須接旁路電容，或者將REFOUT端連接到VDD）禁止他，以防止振蕩輸出和在ADC中產(chǎn)生轉(zhuǎn)換噪聲，但缺點(diǎn)是電源關(guān)斷模式中的電流會(huì)給定值大250μA。

MAXl55／MAXl56的T／H放大器的輸入阻抗很高，一般不需要輸入緩沖。MAXl55／MAXl56所有T／H同時(shí)采樣。為得到最佳結(jié)果，模擬輸入不應(yīng)高于VDD+50mV或低于Vss一50mV。T／H采集一個(gè)通道的輸入信號(hào)所需要的時(shí)間，取決于通道輸入電容充電的速度。如果輸入信號(hào)的源阻抗很高，那么采集時(shí)間就長(zhǎng)，兩次轉(zhuǎn)換之間的間隔時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)一些，采集時(shí)間一般不小于800ns。

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