1 AD7705简介
AD7705是AD公司推出的16位∑-Δ(电荷平衡式)A/D转化器。他包含由缓冲器和增益可编程放大器(PGA)组成的前端模仿调理电路、∑-Δ调制器及可编程数字滤波器等，能直接对来自传感器的弱小信号进行A/D转化。此外他还具有高分辨率、宽动态规模、自校准，低功耗及优秀的抗噪声功用，因而十分适用于外表丈量和工业操控等范畴。
1.1 根本特性
AD7705的根本特性为：16位无丢掉代码;0.003%的非线性度;PGA可挑选1，2，4，8，16，32，64，128;8种增益;输出数据更新速率可编程;具有自校准和体系校准功用，三线串行接口，可缓冲模仿输入;低功耗。
1.2 引脚功用
AD7705的引脚摆放如图1所示，各引脚的功用阐明如下：
SCLK：串行时钟输入。
MCLK IN：主时钟输入。时钟频率为500kHz-5MHz。
MCLK OUT：主时钟输出。
CS反：片选，低电平有用。
RESET反：复位。该端口为低电平时，可以将操控逻辑、接口逻辑、校准系数以及数字滤波器等复位为上电状况;
AIN2(+)、AIN2(-)：别离为差分模仿输入通道2的正、负输入端。
AIN1(+)、AIN1(-)：别离为差分输入通道1得正、负输入端。
REF IN(+)、REF IN(-)：别离为参阅电压的正、负端。为了保证元件的正常作业，REF IN(+)端口的输入信号有必要大于REF IN(-)端的输入。
DRDY反：逻辑输出。低电平表明可以读取新的数据转化;高电平时不行读取数据。
IDN，DOUT：别离为串行数据输入和输出端。
1.3 片内寄存器
AD7705共有8个片内寄存器，他们是通讯寄存器、设置寄存器、时钟寄存器、数据寄存器以及几个测验和校准寄存器。这些寄存器的任何操作都有必要先写通讯寄存器，然后才干对其他寄存器进行操作。
(1)通讯寄存器
通讯寄存器是一个8位读/写寄存器，写入通讯寄存器的数据决议下一次读/写操作在哪一个寄存器上进行，完结对所选寄存器的读/写操作后，该端口等候下一次写操作，这也是通讯寄存器的缺省状况，假设在DIN为高电平时，写操作继续的时刻满意长(至少32个串行时钟周期)，那么AD7705将回来该缺省状况。
通讯寄存器中的RS2，RS1，RS0为寄存器挑选位，他们决议对哪一个寄存器进行读/写操作，常用的寄存器首要有通讯寄存器(RS2RS1RS0=000)、设置寄存器(RS2RS1RS0=001)、时钟寄存器(RS2RS1RS0=010)以及数据寄存器(RS2RS1RS0=011)。R/W反为读写挑选位。该位确认对选定寄存器进行读仍是写操作，0表明写操作，1表明读操作。CH1，CH0为通道挑选位，00挑选通道1，01挑选通道2。
(2)设置寄存器
设置寄存器是一个8位读/写寄存器，其间MD1，MD0为作业形式挑选位，MD1MD0=00，01，10，11别离对应正常作业形式，自校准、零标度体系校准以及满标度体系校准。G2，G1，G0为增益挑选位，G2G1G0=000-111别离对应1，2，4，8，16，32，64，128八种增益。
(3)时钟寄存器
时钟寄存器是一个8位读/写寄存器。其间CLK为时钟位。假设器材的主时钟频率为2.457 6MHz(CLKDIV=0)或4.915 2MHz(CLKDIV=1)，该方位1，假设主时钟频率为1MHz(CLKDIV=0)或许2MHz(CLKDIV=1)，该方位0，此外CLK还与FS1和FS0一起挑选器材的输出更新速率。
(4)数据寄存器
数据寄存器是一个16位只读寄存器，他用来寄存AD7705的最新转化成果。这儿要留意：当对AD7705进行写操作时，AD7705希望MSB(最高有用位)在前，但微操控器(如8051系列)首要输出LSB(最低有用位)，因而有必要对数据进行倒序。不过一起还要留意：数据寄存器虽然是一个16位寄存器，但他由2个8位存贮单元组成，因而有必要分红2个8位别离进行倒序。进行读操作时相同如此。
(5)测验寄存器
该寄存器首要用于测验，主张用户不要随意对其进行更改。
(6)零标度寄存器
(7)满标度寄存器
2 校准
当环境温度、作业电压、增益或双极/单极输入规模改动时，有必要对AD7705进行校准，校准可经过对寄存器的MD1和MD0位编程完结，校准可去除偏置和增益差错。
2.1 自校准
关于所选通道，不管运用何种校准形式，ADC的片上微操控器有必要记载2个不同模仿输入状况的调制器输出，也便是零标度和满标度点。经过这些转化，微操控器可以核算转化器输入/输出转化函数的增益斜率，元件内部经过33位分辨率决议16位的转化成果。
自校准形式中，ADC决议内部校准点，AD7705在内部短接2个输入端比方AIN(+)=AIN(-)=Vref)，以得到用以确认校准系系数的零标度点，只需模仿输入引脚上的信号不超越正常规模，他们就不会影响校准进程。而满标度系数则可以在选定的增益下，经过输入端施加电压Vref来确认。
自校准可以经过写设置寄存器中的MD1和MD0来完结(MD1MD0=01)。在该校准形式中，可以经过DRDY来确认转化何时完毕且模仿输入的转化数据可用。校准初始化时DRDY为高电平，直到外部模仿输入的转化成果可用时才变为低电平，校准进程有必要考虑PGA的增益。
2.2 体系校准
体系校准经过写设置寄存器中的MD1和MD0来完结，他分2步完结，可补偿体系增益、偏移以及器材内部差错。在选定的增益下，先后在外部给AIN(+)端施加零标度电压和满标度电压，别离校准零标度点(MD1MD0=10)和满标度点(MD1MD0=11)。依据零标度和满标度校准的数据，片内微操控器核算出转化器的输出/输出转化函数的偏移和增益斜率，对差错进行补偿。在单极性形式下，体系校准在转化函数的零标度和满标度之间完结;在双极性形式下，规范在中点电压(零差分电压)和正的满标度电压之间完结。
2.3 现场校准
体系校准作为工厂校准的一部分，完结起来并不困难，但是因为校准进程中有必要在2个模仿输入端施加体系零标度和满标度电压，而现场的2种标度电压并不简单确认，因而现场的体系校准完结起来要费事得多。这样一来，用户在进行工厂体系校准后，还有必要考虑怎么消除由现场温度改动所延期的ADC漂移差错。下面就介绍一种处理该问题的办法，他包含工厂校准和现场校准2个部分。
(1)工厂校准
在选定增益和输出更新速率下，进行自校准;
读取并存储校准寄存器内容，令偏移=Z0，增益=G0;
在选定增益和输出更新速率下，进行体系校准;
读取并存储校准寄存器内容，令偏移=ZS，增益=GS，将体系校准体系加载到ADC中，便可在现场运用该体系。
假设环境温度改动，可以遵循以下办法对偏移和增益漂移进行校准。
(2)现场校准
在选定增益和输出更新速率下，进行自校准，这儿要留意：增益和输出更新速率有必要跟前面的自校准和体系校准保持一致;
读取校准寄存器内容，令偏移=Z1，增益=G1;
核算新的校准系数：ZN=ZS+(Z1-Z0)
GN=ZS×(G1/G0)
将ZN与GN写入校准寄存器。
该办法不只保留了初始的体系校准，又对体系进行了调整，这样便可消除ADC中由温度漂移引起的差错。不过该办法也只能消除由ADC引起的漂移差错，关于由模仿前端信号链引起的漂移差错则不起作用。
2.4 手动校准
在校准进程中，当输入规模不是正常输入规模时，校准进程中不能经过零标度和满标度电压进行体系校准，这时便可经过以为改动校准系数来处理该问题。下面便介绍怎么改动系数，来习惯输入规模不是0-Vref(±Vref)时的状况，首要，应该针对恰当的增益，输入规模、更新速率以及挑选的单/双输入形式，运用自校准程序进行校准。然后依据自校准得到的系数，核算出新的系数。
例如，假设所需电压Vin表述如下：
Vin=A×Vref+B
式中B为偏移电压，A×Vref为输入距离。当短接输入端进入零标度校准，且施加Vref进行满标度校按时，A=1，B=0，当输入规模不是0-Vref(±Vref)时，可以遵循下面的进程进行处理：首要减去偏移B，这样便可以在模仿输入电压为B时得到0代码，然后经过A×Vref来调整输入规模，这样输入Vin便可得到满标度代码。
手动校准进程大致如下：首要进行自校准，并读取校准系数，界说Z0=零标度系数，F0=满标度系数，接下来便可将Z0和F0代入下面的公式，求出适用于新的输入规模的新系数：
ZN=Z0+(B×220/(SPAN×F0/224))
FN=F0/A
式中，SPAN为正常状况下的满标度电压距离，单极形式下等于Vref/增益，双极形式下等于2×Vref/增益，B为偏移电压(单位：V)，A为相关于正常距离的缩放因子，为了保证元件正常作业，A的值有必要坐落0.8-1.05之间，至此，将ZN和FN写入校准寄存器，器材便可继续进行A/D转化。
下面经过详细的实例进行阐明，假设器材运用单极形式，自校准后AD7705的零标度系数为2 165 373，满标度系数为5 416 211，因为运用单极形式，因而用作校准的电压规模为0-Vref，当运用5V电压时，Vref等于2.5V，假设用户所需模仿输入规模为0.2-2.6V，那么，B=0.2，而A=(2.6-0.2)/2.5=0.96，这样便可求出新的标度系数ZN和FN：
ZN=2 165 373×(0.2×220/(2.5×5 416 211/224))=2 425 218
FN=5 416 211/0.96=5 641 886
这儿需求阐明的是，只要当用户清楚地了解希望输入规模的上、下限以及实践输入距离与正常输入距离之比时，才干运用这种办法。
运用该办法时，假设用户能保证变量A坐落0.8-1.05之间，那么AD7705可以满意数据手册中的噪声要求。例如，在单极形式中，当电压为5V，更新速率为50Hz，增益为1时，AD7705的rms噪声为4.1μV，其信号规模为0-2.5V。在上例中，将输入规模改为0.2-2.5V。假设操作条件(更新速率、增益等)不变，那么噪声仍为4.1μV。运用前一输入规模时，取整后的峰-峰分辨率为log(2.5V/6.6×4.1μV)/log 2=16位，而更改后的峰-峰分辨率为log(2.4V/6.6×1.5μV)/log2=16位，他相同也进行了取整。
2.5 校准频度
校准的频频程度一般由以下几个要素决议：
(1)转化器所需的精度;
(2)漂移特性对ADC功用的影响;
(3)体系的作业温度。
当然还有其他一些要素也会对其产生影响，比方热电偶的影响及增益漂移等。
一般，所需的精度越高，校准就越频频，进行校准后，高分辨率的转化器将会顺便一些偏移与增益漂移差错，比方，AD7705由温度引起的偏移为0.5μV/℃。因而为了进步精度，有时也有必要考虑寄生电偶的温度效应以及器材外部的漂移源等。
