高精度AD采集芯片ADS7809的中文介紹

高精度AD采集芯片ADS7809的中文介紹

ADS7809是Burr-Brown公司推出的高精度AD采集芯片。它采用5V單電源供電,內(nèi)含16位逐次逼近寄存器,采樣精度高,功耗小。本文介紹了ADS7809的主要特點(diǎn)和功能結(jié)構(gòu)。舉例說(shuō)明了如何將ADS7809應(yīng)用在水雷控制裝備系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)的采集和控制。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集  采樣/保護(hù)  串行數(shù)據(jù)輸出  單電源供電  ADS7809

為最大限度地提高武器裝備的戰(zhàn)斗效能,現(xiàn)代武器裝備的自動(dòng)化程度越來(lái)越高,這就要求武器裝備在其運(yùn)行過(guò)程中要不斷的檢測(cè)各種運(yùn)行參數(shù),以控制系統(tǒng)始終處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)。在我們研制的某些水雷裝置自控系統(tǒng)過(guò)程中,為了實(shí)時(shí)地采集各傳感器的數(shù)據(jù),以便有效地控制整個(gè)武器裝備的打擊精度,設(shè)計(jì)時(shí)先后采用了十六位精度的AD轉(zhuǎn)換芯片AD676和ADS7809.實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,在同樣的工作條件下,ADS7809的穩(wěn)定性要高于AD676。下面主要介紹Burr-Brown公司生產(chǎn)的高精度AD轉(zhuǎn)換芯片ADS7809的性能和特點(diǎn)。

1 ADS7809的主要特點(diǎn)

ADS7809具有以下特點(diǎn)：

●具有16位帶采樣保持的基于電容的逐次逼近寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器;

●100kHz采樣速率,20kHz輸入時(shí)的信噪比達(dá)83dB;

●+1/2LSB的積分非線性和差分非線性;

●6種可選的輸入范圍,分別是0～10V,0～5V,0～4V,±10V,±5V和±3.3V;

●片內(nèi)帶有+2.5V基準(zhǔn)源,也可采用外部基準(zhǔn)源;

●片內(nèi)自帶時(shí)鐘,采樣數(shù)據(jù)通過(guò)串行輸出。數(shù)據(jù)既可用內(nèi)部時(shí)鐘,也可由外部時(shí)鐘同步后輸出;

●采用單5V電源供電,最大功耗小于100mW;

●采用20腳塑料DIP封裝或SIOC封裝。工作溫度范圍為-25℃～+85℃。

2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳說(shuō)明

圖1是ADS7809的組成框圖,圖2是其引腳封裝圖。各信號(hào)引腳的說(shuō)明如下：

R1IN、R2IN、R3IN：不同輸入范圍的三個(gè)模擬輸入選擇端;圖3所示為不同輸入范圍的輸入電路。

CAP：基準(zhǔn)緩沖電容。接2.2μF的鉭電容旁路到地;

REF：基準(zhǔn)輸入/輸出。接2.2μF的鉭電容旁路到地;

AGND1、AGND2：模擬地;

SB/BTC：選擇數(shù)據(jù)輸出格式。高電平時(shí)選擇偏移碼輸出,低電平時(shí)選擇二進(jìn)制補(bǔ)碼輸出;

EXT/INT：選擇外部/內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)送數(shù)據(jù)。低電平時(shí)選擇內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)送;

SYNC：同步輸出。若EXT/INT為高電平,則在CS為低且當(dāng)R/C引腳的上升沿到來(lái)時(shí)、或R/C為高且CS引腳的下降沿到來(lái)時(shí)SYNC端輸出一個(gè)SYNC同步脈沖到外部DCLK;

SCLK：時(shí)鐘輸入或輸出,具體狀態(tài)取決于EXT/INT引腳狀態(tài)。輸出數(shù)據(jù)由該時(shí)鐘同步;

SDA：串行數(shù)據(jù)輸出;

TAG：用于外部時(shí)鐘方式的級(jí)連輸入。若EXT/INT為高電平,則輸入給該引腳的信號(hào)經(jīng)過(guò)16個(gè)脈沖的延遲后從SDA引腳輸出;

R/C：讀/轉(zhuǎn)換脈沖輸入。如果CS為低,則R/C引腳將在其下降沿控制采樣/保持電路午入保持狀態(tài),并啟動(dòng)一次AD轉(zhuǎn)換。者EXT/INT為低,則開(kāi)始發(fā)送上一次AD采樣的結(jié)果,若EXT/INT為高,則當(dāng)CS為低且R/C旨腳的上升沿或R/C為高且CS引腳的下降沿,在SYNC引腳上發(fā)送一個(gè)同步脈沖,以啟動(dòng)數(shù)據(jù)的發(fā)送;

CS：片選信號(hào)引腳。在內(nèi)部與R/C信號(hào)進(jìn)行邏輯相“或”;

BUSY：忙狀態(tài)輸出。當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)為低,并保持“低”狀態(tài)直至轉(zhuǎn)換結(jié)束且數(shù)據(jù)被鎖存到輸出移位寄存器;

PWRD：電源掉電輸入。為高電平時(shí)芯片進(jìn)入電源掉電狀態(tài),以進(jìn)一步降低功耗;

VANA：模擬+V供電電源輸入;

VDIG：數(shù)字+5V供電電源輸入

DGND：數(shù)字地。

3 數(shù)據(jù)串行輸出時(shí)序

圖4為使用內(nèi)部時(shí)鐘進(jìn)行數(shù)據(jù)串行輸出的時(shí)序。由于數(shù)據(jù)輸出與AD轉(zhuǎn)換采用同一時(shí)鐘源,故在R/C脈沖后,輸出的數(shù)據(jù)是上一次AD采樣的值,而非當(dāng)前AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果,這一點(diǎn)應(yīng)予以注意。

4 典型應(yīng)用

圖5為某水雷控制裝置的數(shù)據(jù)采集部分的電路組成框圖。來(lái)自各個(gè)傳感器的信號(hào)經(jīng)模擬開(kāi)關(guān)切換后發(fā)送至緩沖跟隨器,這樣可以降低信號(hào)源的輸出阻抗,以保證得到較高的采集精度。ADS7809被接成±5V輸入形式,從而由內(nèi)部時(shí)鐘來(lái)產(chǎn)生AD轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)輸出。微控制器通過(guò)R/C信號(hào)來(lái)控制ADS7809的采樣時(shí)刻。8個(gè)通道巡回檢測(cè)一次大約需要100μs,該水雷控制裝置在實(shí)現(xiàn)應(yīng)用中取得了良好效果。