雙通道12位串行A/D轉(zhuǎn)換器MAX144及其應(yīng)用

１主要特點(diǎn)
　　
　�。停粒兀保矗词敲绹�(guó)ＭＡＸＩＭ公司生產(chǎn)的新型雙通道１２位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它具有自動(dòng)關(guān)斷和快速喚醒功能，且內(nèi)部集成有時(shí)鐘電路，采樣／保持電路；同時(shí)具有轉(zhuǎn)換速率高、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于由電池供電且對(duì)體積和精度有較高要求的智能儀器儀表產(chǎn)品。ＭＡＸ１４４的主要特點(diǎn)如下：
　　
　　●單電源供電?電壓范圍為＋２．７～＋５．２５Ｖ；
　　
　　●帶有兩路模擬信號(hào)輸入通道ＣＨ０和ＣＨ１?其模擬信號(hào)電壓范圍為０～ＶＲＥＦ；
　　
　　●采樣頻率最高可達(dá)１０８ｋｓｐｓ；
　　
　　●功耗低，當(dāng)ＶＤＤ為３．６Ｖ，且在采樣頻率達(dá)到最大值１０８ｋｓｐｓ時(shí)，功耗僅３．２ｍＷ；
　　
　　●具有與ＳＰＩ／ＱＳＰＩ／ＭＩＣＲＯＷＩＲＥ兼容的串行接口。
　　
　　２引腳功能
　　
　�。停粒兀保矗床捎茫模桑校阜庋b形式，其引腳功能如下：
　　
　　ＶＤＤ：正電源端，＋２．７～＋５．２５Ｖ；
　　
　�。茫龋埃�ＣＨ１：模擬信號(hào)輸入通道；
　　
　�。牵危模耗�擬地／數(shù)字地；
　　
　�。遥牛疲和獠繀⒖茧妷狠斎耄�用作模數(shù)轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電壓；
　　
　�。茫樱�ＳＨＤＮ：該腳為低電平時(shí)，為片選輸入；為高電平時(shí)，為掉電模式輸入；
　　
　　ＤＯＵＴ：串行數(shù)據(jù)輸出端；
　　
　�。樱茫蹋耍捍�行時(shí)鐘輸入端。
　　
　�。呈褂谜f明
　　
　　３．１模擬信號(hào)輸入
　　
　�。停粒兀保矗吹膬蓚�(gè)模擬輸入通道ＣＨ０與ＣＨ１可連接到兩個(gè)不同的信號(hào)源上。上電復(fù)位后，ＭＡＸ１４４將自動(dòng)對(duì)ＣＨ０通道的模擬信號(hào)進(jìn)行Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完畢又自動(dòng)切換到ＣＨ１通道，并對(duì)ＣＨ１通道模擬信號(hào)進(jìn)行Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換，之后交替地在ＣＨ０和ＣＨ１通道間進(jìn)行切換和轉(zhuǎn)換。輸出數(shù)據(jù)中包含的一個(gè)通道標(biāo)志位ＣＨＩＤ?用以確定該數(shù)據(jù)為哪一通道轉(zhuǎn)換得到。如果只有一路模擬信號(hào)，可以將ＣＨ０與ＣＨ１連接在一起作為一個(gè)輸入通道，但輸出的數(shù)據(jù)中仍包含有通道標(biāo)志位ＣＨＩＤ。
　　
　　圖2
　　
　�。停粒兀保矗磧�(nèi)部有模擬輸入保護(hù)電路，因而容許輸入信號(hào)在ＧＮＤ－３００ｍＶ到ＶＤＤ＋３００ｍＶ范圍內(nèi)變化，如果要求的轉(zhuǎn)換精度較高，則輸入信號(hào)不得大于ＶＤＤ＋５０ｍＶ?且不能小于ＧＮＤ－５０ｍＶ。
　　
　�。常�２時(shí)鐘模式和工作時(shí)序
　　
　　將ＣＳ／ＳＨＤＮ設(shè)置為低電平可啟動(dòng)Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換過程，在ＣＳ／ＳＨＤＮ的下降沿，內(nèi)部采樣／保持電路將進(jìn)入采樣模式，此時(shí)如果ＳＣＬＫ為高電平，則選擇內(nèi)部時(shí)鐘模式；若為低電平則選擇外部時(shí)鐘模式。圖２給出了內(nèi)部和外部時(shí)鐘模式的時(shí)序圖。當(dāng)串行時(shí)鐘頻率小于１００ｋＨｚ或大于２．１７ＭＨｚ時(shí)，應(yīng)選擇內(nèi)部時(shí)鐘模式。當(dāng)工作于外部時(shí)鐘模式時(shí)，由于外部時(shí)鐘不僅要移出數(shù)據(jù)，而且要驅(qū)動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，因此，Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換必須在１４０μｓ內(nèi)完成，否則采樣／保持電路中電容上電壓的降低可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)換結(jié)果精度的降低。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，內(nèi)部振蕩電路被關(guān)閉，ＤＯＵＴ變?yōu)楦唠娖剑�此時(shí)即可讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。
　　
　�。常�３輸出數(shù)據(jù)格式
　　
　　表１為內(nèi)部和外部時(shí)鐘模式下的串行輸出數(shù)據(jù)格式。由表１可知，串行數(shù)據(jù)輸出格式是高位在前，低位在后。讀取一個(gè)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)至少需要１６個(gè)時(shí)鐘周期，前三位始終為高電平（內(nèi)部時(shí)鐘模式時(shí)還包括ＥＯＣ位），第四位是通道標(biāo)志位ＣＨＩＤ，ＣＨＩＤ為０表示ＣＨ０通道，即數(shù)據(jù)為ＣＨ０通道轉(zhuǎn)換所得；ＣＨＩＤ為１表示ＣＨ１通道，即數(shù)據(jù)為ＣＨ１通道轉(zhuǎn)換所得；接下來(lái)就是１２位的Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，最高有效位在前，每一位數(shù)據(jù)在ＳＣＬＫ上升沿被移出；轉(zhuǎn)換結(jié)束后，ＣＳ／ＳＨＤＮ變?yōu)楦唠娖�，此時(shí)ＤＯＵＴ呈高阻抗?fàn)顟B(tài)。
　　
　　表1MAX14的數(shù)據(jù)輸出格式
　　
　　SCLKCYCLE1234567……141516Dout(外部）EOC11CHIDD11D10D9……D2D1D0Dout(內(nèi)部）111CHIDD11D10D9……D2D1D0
　�。矗停粒兀保矗丛谒�平調(diào)整儀中的應(yīng)用
　　
　　圖３是ＭＡＸ１４４成功應(yīng)用于水平調(diào)整儀的實(shí)例。該水平調(diào)整儀有兩路模擬信號(hào)，需要對(duì)這兩路模擬信號(hào)進(jìn)行交替的轉(zhuǎn)換，并根據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果對(duì)兩個(gè)方向交替的信號(hào)進(jìn)行水平調(diào)整，ＭＡＸ１４４正好可以滿足此要求。模擬信號(hào)經(jīng)過放大和濾波后連接到ＭＡＸ１４４的ＣＨ０和ＣＨ１端口。
　　
　　由于模擬信號(hào)電壓范圍為０～２．０Ｖ?因此可將ＭＡＸ１４４的參考基準(zhǔn)電壓設(shè)置為２．０４８Ｖ?這樣可以提高轉(zhuǎn)換精度，也便于轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)的后續(xù)處理，２．０４８Ｖ的基準(zhǔn)電壓可由ＲＥＦ１９１提供。ＭＡＸ１４４與單片機(jī)的接口十分簡(jiǎn)單，只需三根Ｉ／Ｏ線即可，該電路采用內(nèi)部時(shí)鐘模式，單片機(jī)通過編程產(chǎn)生串行時(shí)鐘，并按時(shí)序讀出數(shù)據(jù)，其Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換子程序如下：
　　
　�。樱牛裕拢校保�５
　　
　�。樱牛裕拢校保�７
　　
　　ＣＬＲＰ１．５?;啟動(dòng)Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換
　　
　�。危希�
　　
　�。危希�
　　
　　ＮＯＰ
　　
　�。危希�?;延時(shí)４μｓ,喚醒時(shí)間至少２．５μｓ
　　
　　ＣＬＲＰ１．７?;開始采樣
　　
　�。剩危拢校保�６?＄?;等待Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換結(jié)束
　　
　�。停希郑遥�,＃８?;讀取高８位存于Ｒ３中
　　
　　Ｈ８?ＳＥＴＢＰ１．７
　　
　�。停希郑�?Ｐ１．６?;讀一位數(shù)據(jù)
　　
　�。遥蹋茫�?;數(shù)據(jù)位移入Ａ
　　
　�。茫蹋遥校保�７
　　
　�。模剩危冢遥�,Ｈ８
　　
　�。停希郑遥�,Ａ
　　
　　ＭＯＶＲ７,＃８?;讀取低８位存于Ｒ２中
　　
　�。蹋�?ＳＥＴＢＰ１．７
　　
　　ＭＯＶＣ?Ｐ１．６?;讀一位數(shù)據(jù)
　　
　�。遥蹋茫�?;數(shù)據(jù)位移入Ａ
　　
　�。茫蹋遥校保�７
　　
　　ＤＪＮＺＲ７,Ｌ８
　　
　�。停希郑遥�,Ａ
　　
　　ＲＥＴ
　　
　　圖3
　　
　　轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)（１６位）可以存于Ｒ３Ｒ２中，通過標(biāo)志位ＣＨＩＤ可以區(qū)分ＣＨ０和ＣＨ１通道，然后將高４位屏蔽即可得到實(shí)際的Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。
　　
　　由于輸入信號(hào)一般都含有各種噪聲和干擾，為了得到精確的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，輸入信號(hào)應(yīng)串接一個(gè)４７０Ω的電阻，并接一個(gè)０．０１μＦ的旁路電容，以削弱開關(guān)電容濾波器所產(chǎn)生的時(shí)鐘噪聲。編程時(shí)可采用數(shù)字濾波程序，如中值濾波，平均值濾波等。在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，模擬信號(hào)輸入通路應(yīng)盡可能短，模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)應(yīng)分開布線；模擬地與數(shù)字地也應(yīng)隔離，并在ＭＡＸ１４４的地線附近將兩者短接；正電源ＶＤＤ引入的高頻噪聲也會(huì)影響轉(zhuǎn)換精度，因此，可以采用２個(gè)并聯(lián)旁路電容網(wǎng)絡(luò)將其濾除。
　　
　�。停粒兀保矗磁c其他的串行接口標(biāo)準(zhǔn)（如ＳＰＩ?ＱＳＰＩ?ＭＩＣＲＯＷＩＲＥ等）相兼容，可直接與具備ＳＰＩ?ＱＳＰＩ?ＭＩＣＲＯＷＩＲＥ串行接口的微處理器進(jìn)行接口。

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