1、概述
ADS1202是一种高精度、80dB动态规模的Δ-∑调理器，其作业电源为+5V。该芯片的差分输入端可直接与传感器或低电平信号相连，并具有适合的数字滤波器和调制速率，能够完结16-bit模数改换（A/D），而且不会遗失代码。在调理速率为10MHz、数字滤波器带宽为10kHz状况下，该器材可坚持12bit的有用分辨率。ADS1202合适用于中等分辨率的丈量，其运用领域包含：电机电枢电流丈量、通用电流丈量、精细转化丈量、工业进程操控、分量丈量、印刷和便携仪器、压力传感器丈量等。
2、首要特性及内部结构
ADS1202是单通道、2阶、CMOS模仿调理器，首要特性如下：
*具有16bit分辨率；
*具有13bit线性度；
*具有分辨率/速度替换切换功用：10bit有用分辨率时具有20μs的信号推迟；12bit有用分辨率时具有77μs的信号推迟；
*运用5V单电源是的输入规模为±250mV；
*增益差错为2%；
*具有四种不同办法的串行接口；
*可由分化相位或曼彻斯特译码完结成对的二进制译码，适用于一线接口衔接。
ADS1202选用8脚TSSOP封装，其外形和管脚摆放图1所示，各管脚的功用如表1所列，由于ESD或许形成器材损坏，故在运用时要采纳恰当的防范措施。
表1 管脚功用
ADS1202的内部电路结构如图2所示，从图中能够看出：该芯片由2阶Δ-∑调理器、20MHz的RC振荡器、接口电路、2.5基准电压源以及一个缓冲器组成。运用时，芯片的作业电压不答应超越6V，数字输入电压规模：GND-0.3V~VDD+0.3V，模仿输入电压规模：GND-0.4V~VDD+0.3V，芯片的功耗为0.25W。
3、作业原理
ADS1202用一个用关电容电路来完结差分模仿输入，这个开关电容可完结2阶调理进程，它可将输入信号数字经为一个1-bit数字流。取样时钟信号（MCLK）供给开关电流网络，而调帛时钟信号用于A/D改换进程，也作为输出的数据帧时钟，时钟源可坐落芯片内部也可坐落芯片外部。时钟的差频答应跟着解决方案和信号带宽改变。模仿输入信号被调理器接连取样并与内部基准电压进行比较。数字流呈现在改换器的输出端，它准确地表明了模仿输入电压随时刻的改变状况。
3．1 模仿输入
ADS1202的模仿输入完结依据微分调理器结构。这个输入级可完结低体系噪音、高共模抑帛比（90dB）和极佳的电源按捺比。模仿输入端的输入阻抗由输入电容和调理器的时钟频率决议，调理器的时钟频率也是调理器的取样频率。ADS1202的根本输入结构如图3所示，输入阻抗和调理器时钟频率之间的联系是：
AIN（Ω）=10 12/7fMCLK（MHz）
规划中应考虑输入阻抗的影响，由于输入级的源极阻抗很高。因而，信号经过这个外部源极阻抗时将有一部分丢失。对ADS1202的模仿输入信号有两个约束，一是决不答应进出模仿输入端的电流超越10mA。二是肯定输入电压要坚持在规则的规模内，假如输入电压超越了此约束，改换器前端的维护二极管将导通。此外，把加到任一输入端上的电压维持在规则的-320mV~+320mV规模内时，可保证器材的线性度。
3．2 调理器
在以办法3作业时，调理器的取样频率（CLK）规模在几MHz~12MHz之间。依据时钟运用的要求能够减小MCLK频率，但外部的MCLK必需为调理器频率的两倍。调帛技能依据2阶、充电平衡A/D改换器，其规划设想如图4所示。1bit数据改换器（DAC）的模仿输入电压和输出电压被积分后，在X2和X3处供给了一个模仿电压。这一模仿电压呈现在他们各自的积分器上，这些积分的输出以正或负方向改变。当X4处的信号值等于比较器的基准电压时，比较器的输出从负变为正或从正变为负由它的初始状况决议。当比较器的输出值从高变为低时，1bit DAC对下一个时钟脉冲的响应由X6处的模仿输出电压充电决议，促进积分相应的方向进行。调理器对积分器前端的反应将迫使积分器输出端的值去盯梢输入的平均值。
3．3 数字输出
当一个外部时钟供给给MCLK时，它被用来作为芯片的体系时钟，也可作为数据输出的帧时钟。调理器输出端的数据是一个串行流，可经过MDAT管脚在MCLK的下降沿读取。理论上，0V的输入差分信号将发生一连串1和0，其间50%的时刻是高电平，50%的时刻是低电平。而256mV的差分输入信号将发生一连串1和0，其间80%的时刻是高电平；相应的，-256mV的差分输入信号以及发生的一串1和0中，有20%的时刻是高电平，输入电压与输出调制信号的联系如图5所示。
3．4 数字接口电路
运用加到调理器的时钟信号（CLK）对与Δ-∑调理器输入端相连的模仿信号进行改换，以从Δ-∑调理器输出数据。大多数运用中，将Δ-∑调理器和DSP或单片机直接相连以供给两个规范信号。MDAT和MCLK信号供给了最简易的衔接办法，假如要削减连线的数量，两个信号有时不是最抱负的解决办法。
在准确取样瞬间，接纳器、DSP或其它操控设备有必要对来自调理器的输出数据信号进行取样。要做到这一点，有必要对接纳器的时钟信号进行取样，以便与发送器的时钟信号同步。而Δ-∑调理器时钟信号、接纳器、滤波器、以及时钟有必要同步。可用三种办法来取得这种同步：第一种办法是用Δ-∑调理器和滤波器接纳来自主时钟的时钟信号；第二种办法是由Δ-∑调理器发送与数字信号在一同时钟信号；第三种办法是用滤波器取得来自接纳波形自身的时钟信号。最佳的解决方案是运用带有灵敏接口的Δ-∑调理器ADS1202，它在输出线MCLK和MDAT上或许供给灵敏的输出办法，因而适用于不同的作业办法。可用操控信号管脚M0和M1来挑选供给的信号类型。
3．5 灵敏的接口电路
ADS1202灵敏的接口电路如图6所示。操控信号M0和M1进入解调器，解调输入码并挑选所需的作业办法。来自解码器的五个解码信号别离操控RC振荡器、多路复用器MUX1、MUX2、MUX3以有MUX4。当运用内部RC振荡器时，来自解码器的操控信号可操控RC振荡器。一同，MUX1用INTCLK信号作MUX1输出信号的信号源，被送至编码发生器。假如运用外部时钟，则来自解码器的操控信号将使内部的RC振荡器禁用，并确认MUX1的方位。以便于EXTCLK供给MUX1的输出信号作为编码发生器的输入。
MUX2可用于挑选输出时钟OCLK。设计时，可运用来自解码器的操控信号操控输出时钟。本规划中的两个信号均来自编码发生器，其间一个是一半的时钟频率（CLK/2），另一个是四分之一的时钟频率（CLK/4），这两个时钟即可用作MUX2的输入时钟信号。在OCLK信号上，依据CLK/2或CLK/4入时钟信号。在OCLK信号上，依据CLK/2和CLK/4操控信号将挑选两种不同的输出办法。编码发生器接纳来自MUX1的时钟信号并把发生的Δ-∑调制时钟分红CLK/2和CLK/4时钟。一同，来自Δ-∑调理器的接连的数据串被编码器精心处理，以发生成对的二进制码，然后由编码器输出到MUX3。
MUX3用于挑选输出bit接连数据MDAT的来自。来自解码器的操控信号操控MDAT的来历。进入MUX3的两个信号一个直接来自于Δ-∑调理器，另一个来自于编码器。
解码器的操控信号能够对MDAT信号挑选两种不同的输出办法：即Δ-∑调帛器的一位接连数据，或相同信号的成对二进制码。来自解码器的最终一个操控信号用于操控MUX4，MUX2则用于挑选输入或输出时钟、MCLK信号。解码器的操控信号操控着时钟的方向，从MUX2进入MUX4的一个信号作为时钟信号OCLK，另一个信号脱离MUX4，并供给一个输入给MUX1作为外部时钟EXTCLK。来自解码器的操控信号MCLK的办法，有两种：能够挑选两种不同的办法，一种是内部时钟信号的输出，另一种是外部时钟信号的输入。运用五个操控信号的解码电路，可经过多路复用器设定抱负的作业办法。
3．6 作业办法的设置
ADS1202有四种作业办法可供挑选，详细选哪一种由管脚M0和M1来决议，其挑选办法如表2所示。
表2 作业办法的挑选
4、用规划实例
ADS1202以办法0作业时的典型运用电路如图7所示。该电路经过分流电阻RSENSE来丈量电机的电枢电流。为了得到更好的功用，信号先要被滤波。R2和C2用于滤除同相输入端上的噪声，R3和C3用于滤除后相输入端上的噪声，而C4与R2、R3相结合则可用来滤除共模输入噪声。在这个电路中，分流电阻经三条线与ADS1202相连。
芯片的作业电源取自于IGBT上面的驱动电源，为了对电源滤波，主张衔接一个0.1μF的去耦电容，如要更好的滤波，能够别的再加一个1μ~10μF的电解电容。ADS1202的作业办法操控管脚M0和M1都要接低电平。两个输出信号MCLK和MDAT都要直接与光电耦合器相连，由于输出级有才能去供给和吸入相同的电流，所以衔接光电耦合器能够传输正向或反向信号，而不需求给光耦二极管并联放电电阻，原因是输入驱动器有才能坚持LED二极管输出放电。数字信号处理芯片（DSP）C28X或C24X能够直接连到光耦的两个通道的输出端，在这个电路中，抵达C28X或C24X的信号是规范的Δ-∑调制信号，并直接与SPICLK和SPISMO引脚相连。Δ-∑改换器不需求有串行数据的字同步。
当需求削减元件时，ADS1202以办法2作业时的电路如图8所示。图中，管脚M1为高电平，而M0为低电平，仅同相输入信号要被滤波，R2和C2用于滤除同相输入端上的噪声，反相输入端直接与GND管脚相连。来自ADS1202的输出信号是曼彻斯特码，在这种状况下仅传输一路信号，因而可用一个光电耦合器通道来替代两个通道。
5 、规划印刷电路板时应留意的问题
5．1 作业电源
在规划印刷电路板时，一般仅需求VDD一个电源，假如在线路板上有分隔的模仿和数字电源，那么将ADS1202电源同模仿电源相连较为适合。操控噪音的另一种办法是在ADS1202电源上衔接一个10Ω电阻。在ADS1202的电源管脚上衔接一个电阻和去耦电容可取得更好的滤波作用。运用的模仿电源有必要稳定性好、噪声低。对ADS1202来说，更高的分辨率及电源按捺比将是十分必要的。数字电源含有高频噪声，有或许耦合到ADS1202的模仿部分。这种噪音或许来自于开关电源、单片机或数字信号处理芯片。一般，外部的数字滤波器能以MCLK的整倍数按捺高频噪音。只是这些频率以下和以上的噪音将混入数字滤波器的传输频带，然后影响改换成果。例如：在接通电源后，ADS1202的输入、VIN+、VIN-和MCLK还不呈现，这种状况将引起锁存。在接通电源之后假如这些信号呈现，串连电阻将被用来约束输入电流。要确认ADS1202和不同电源之间的恰当衔接，试验是最好的办法。
5．2 接地
规划时把模仿和数字电路部分有必要当心清楚的分隔，每一部分都要有它们自己的地线，而且不能重迭。改换器下面不要衔接地线，但应把两者用恰当的信号线相连。关于多个改换器，衔接的两上地线要尽或许接近一切改换器的一个中心区域。在某些状况下，要找到把两个地线连到一同的最佳点，有必要经过试验。
5．3 电路的去耦
在ADS1202的电路规划中，必定要用好去耦元件，一切的支耦电容，特别是0.1μF的陶恣电容必定要尽或许地安放在接近去耦管脚。为对VDD至GND去耦，有必要将1μF和10μF电容器与0.1μF电容并联在一同。对VDD至GND去耦至少要用一个0.1μF的陶瓷电容，别的，加到每一个数字元件上的电源也应如此。
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