摘要：磁场丈量一般需求很高的精度。把内置微操控器的高速高精度16位A/D转化器AD676运用在测磁设备中，很好地满意了磁场丈量的精度要求。
1 AD676的结构特色
在对舰船磁场的丈量进程中，因为舰船的运动姿势不断改变，使舰船磁场投影到各分量的强度也不断改变。为完结对舰船磁场的动态丈量，因而，磁场丈量有必要快速而精确。选用87C51单片机扩展内置微操控器的高速16位A/D转化器AD676能很好地满意这一要求。
AD676的内部结构如图1所示。由两个单片部分组成，即数字操控单片和模仿ADC单片。数字操控单片是用DXPCMOS工艺制造，而模仿ADC单片是用BIMOSⅡ工艺制造的。该器材是运用逐次迫临技能来完结Ａ/Ｄ转化的，但内部没有传统的电阻梯网络，取而代之的是电容阵列。AD676是选用带二进制权值的电容器将输入的采样信号进行分配以完结模仿到数字的转化的。选用电容阵列带来了三方面的优点：
(1)．到达了100KSPS的高速转化率(总的转化时刻为10μS)；
(2)．消除了传统的电阻网络因电阻值随温度改变所引起的差错；
(3)．在不需添加外部电路的情况下，电容阵列完结了采样坚持功用。
可是，电容阵列具有初始差错，内部微程序操控器是专为消除电容阵列的初始差错而
规划的。微程序操控器经过DAC来检测电容阵列的匹配差错，并把所检测到的差错寄存在内部数据存储器RAM中，在初始收集数据之前，要使AD676进行一次主动校准，在今后的转化中，微程序操控器便运用RAM中的值来校准转化所得的数字量而改进转化精度。因而，AD676不需用户校准或调整，能主动坚持器材的高功用。
AD676内部的一切功用，包含实践的逐次迫临算法、主动校准、采样坚持操作、内部数据的输出锁存都是在微程序操控下进行的。运用中，不需用户添加额定的硬件和软件开支，给用户带来了很大的便利。
2 AD676的主要功用
(1)．16位无丢掉码
(2)．转化速率100KSPS(总的转化时刻为10μS)
(3)．主动非线性校准
(4)．积分非线性差错(1NL)士1LSB
(5)．总的谐波失真(THD)0．002％
(6)．片内具有采样—坚持功用
(7)．满功率带宽1MHz．
(8)．输入模仿信号规模士Vref
(9)．供电规模：Vdd = +5V士10％
Vcc = +12V士5％
Vee = -12V士5％
AD676选用28引脚DIP封装和28引脚边铜焊陶瓷封装，封装引脚见图2。
3 AD676的时序
(1)．校准时序
AD676经过片内主动校准进程不需用户校正和调整便能到达规则的功用。校准进程只需在初始收集数据前进行一次即可，校准时序见图3。
当给CAL加高电平常，AD676内部复位，BUSY输出高电平，标明AD676已作好校准的预备。当给CAL加低电平常，校准进程开端，校准时刻为85530个时钟周期，完结校准的标志为BUSY变为低电平。在大多数运用场合下，仅在上电时有充沛的时刻对AD676进行校准，所以要特别注意，应比及电源和电压基准安稳今后才干开端进行校准。
(2)．一般的转化时序
转化由输入信号收集进程和16位内部逐次迫临进程组成。
输入信号收集进程：将SAMPLE线坚持高电平状况，坚持时刻ts≥2μS，再将SAMPLE线变为低电平，SAMPLE下降沿所对应的输入电压值Vin即为实践采样值。SAMPLE为低电平后，输入Vin与内部电容阵列断开，输入信号采样进程完毕。值得注意的是采样期间AD676疏忽掉输入的时钟脉冲，运用中为避免输入时钟脉冲对输入信号搅扰，采样期间最好堵截时钟脉冲的输入。
16位逐次迫临转化进程：在SAMPLE线变为低电平tsc时刻后(tsc≥50nS)的17个时钟脉冲内，AD676完结16位逐次迫临转化进程，转化期间BUSY变为高电平，转化完毕BUSY变为低电平。当BUSY变为低电平后，数据被输出到BITl―BITl6引脚上，并一向坚持到下一次转化开端。因而，在BUSY变为低电平后到下一次转化开端前的任何时刻都可以读出本次转化的成果数据。
4 AD676在测磁设备中的运用
已成功地将AD676运用于舰船磁场高速数据收集体系中，这儿介绍该体系中AD676与87C51单片微机的接口电路，接口电路如图5所示。图中将信号处理部分电路、电源处理部分电路及外围电路等省去，旨在侧重阐明AD676的运用办法。
87C51单片微机内带4K字节的程序存储器EPROM。当不需进行外部程序存储器扩展和数据存储器扩展时，87C51的4个8位并行口P0、P1、P2、P3全归用户运用。因而用87C51与AD676接口，可规划出体积小、耗电省的舰船磁场高速高精度数据收集设备。也适用于对体积、功耗、速度和精度要求都很严苛的场合。如油井勘探、地震数据收集、贵重物分量丈量及其它高精度丈量仪器。
AD676的输出不具备三态功用，但其输出逻辑与CMOS和TTL兼容。因而可直接把AD676的BIT1―BIT16与87C51的P0口和P2口相接。若将AD676与8031接口，则应扩展两个8位的输进口，再将AD676的BIT1―BIT16经输入接口引到8031的数据总线（P0口）上。校准操控CAL和转化操控SAMPLE可接到P1或P3口的任一位上。例如由P3.0操控校准CAL，由P3.1操控转化SAMPLE，转化完毕信号BUSY接外部中止INT0。BUSY还操控时钟脉冲信号的输入，如5图所示，当BUSY为低电平常，计数器74LS90将停止工作。图中AD587供给10V的电压基准。若选用5V的电压基准，只要用AD586代替AD587即可。
由以上剖析，不难编写出AD676校准程序和数据收集转化程序。校准程序段如下：
CLR P3.1；将SAMPLE坚持低电平
SETB P3.0；作校准预备
CLR P3.0；开端校准
JB P3.2，$ ；等候校准
数据收集转化进程可选用查询办法或中止办法编写，选用查询办法编写的程序段如下：
SETB P3.1；接通Vin给电容阵列充电
NOP
NOP；等候2μs
CLR P3.1；发动转化
JB P3.2，$；等候转化
MOV @R0，P2；寄存高8位数据
INC R0
MOV @R0，P0；寄存低8位数据
…
5 完毕语
本文规划的AD676运用办法能充沛发挥其内部的各项功用。如使用内部%&&&&&%阵列在不外接采样坚持器的情况下便能对舰船磁场进行动态丈量、使用内置的微操控器在丈量前进行校验便能取得很好的线性度。使用其所具有的高分辨率能取得很高的丈量精度。AD676的运用简化了电路规划，降低了制造本钱，并有效地提高了舰船磁场丈量体系的功用。
