在便携式仪器设备中,往往要求其数据收集体系不只具有速度快、精度高的特色,并且还要求其具有供电电压低、体积小以及功耗小等特性。ADS8320是 Burr-Brown公司出产的逐次迫临式串行16位微功耗CMOS型高速A/D转化器,它的线性度为±0.05%,作业电源在2.7V~5.25V规模内,采样频率最高可达100kHz;在2.7V供电和100kHz采样速率下,其功耗仅为1.8mW,而在10kHz低速采样时的功耗仅为0.3mW;在非转化状况时可处于封闭形式,此刻功耗可低至100μW;ADS8320具有同步串行SPI/SSI接口,因此占用微处理器的端口较少;其差动输入信号规模为500mV~VCC(作业电源);选用8引脚MSOP小体积封装。以上特色使ADS8320十分适用于便携式电池供电体系中。
1 内部结构及引脚摆放
ADS8320的内部结构如图1所示,它由采样/坚持放大器、D/A转化器、比较器、移位寄存器、操控逻辑电路、串行接口电路等组成。其管脚摆放如图2所示。各引脚的功用如下:
●VREF为外接参阅电压输入端;
●+IN、-IN为外接差动模仿信号输入端;
●+Vcc、GND为供电电源接入端;
●CS/SHDN为片选/关断操控端;
●DCLOCK为时钟输入端;
●DOUT为A/D转化的数字成果串行输出端。
2 作业时序
ADS8320与微处理器或其它数字体系选用同步3线串行接口进行通讯,其作业时序如图3所示。
当CS/SHDN 端从高电平变为低电平(下降沿)时,芯片的整个转化和数据传输进程被初始化,DCLOCK端的开始4.5~5个时钟脉冲用于对输入模仿信号的采样,此刻 DOUT端处于高阻态;在随后的DCLOCK下降沿,DOUT端将输出一个可持续一个脉冲周期的低电平信号,以作为即将输出A/D转化成果的标志;紧接着在16个DCLOCK的操控下,从最高位(MSB)到最低位(LSB)顺次由DOUT输出16位转化成果。
DCLOCK信号的下降沿可用来操控A/D转化成果在DOUT端的同步传输,大多数接纳体系对DOUT端转化成果数字位流的收集在DCLOCK的上升沿进行。
当16 位转化结构传输完毕后,若CS/SHDN端仍为低电平且DCLOCK端有操控脉冲,那么在DOUT端持续输出转化成果,但此刻是由最低位(LSB)到最高位(MSB)顺次输出,直到当最高位输出呈现重复使DOUT端变成高阻态停止。即一次转化数据最多输出两次,一次从高位到低位,一次从低位到高位。一般情况下,当16位转化成果输出完毕后,置位或去掉DCLOCK脉冲,可使成果仅输出一次。
当CS/SHDN端接高电平(下降沿)时,ADS8320在关断形式下低功耗作业,只有当CS/SHDN端从高电平变为低电平常,芯片方可从头初始化而进行另一次A/D转化。
3 与单片机的典型接口规划
图4 以MCS-51系列单片机为例,给出了ADS8320与微处理的典型衔接图。ADS8320选用单电源Vcc(2.7V~5.25V)供电,外接参阅电源直接由供电电源来供给,此刻模仿输入的最大规模为Vcc。串行接口的外部时钟DCLOCK及芯片的片选信号由单片机的P1.0口操控发生,转化成果由 P1.2读取。
在其它使用中,外接参阅电源可在 500mV~Vcc之间挑选,这一起决议了外接模仿电压的最大规模。可是过低的参阅电压尽管可进步A/D转化的灵敏度且下降体系的抗搅扰功能,一起需求衔接更洁净的低噪声电源,并且因为温漂、增益误差等原因也下降了A/D转化的线性度。如选用+5V参阅电源,则内部噪声搅扰的典型值为1.5LSB;而选用 +500mV参阅电源时的内部噪声搅扰典型值为15LSB。
外部接入时钟DCLOCK的频率能够在24kHz~2.4MHz之间改变,别离对应于1kHz和100kHz的A/D转化速率。该电路对外接时钟的占空比没有特色要求,而只需高、低电平的持续时刻大于200ns即可。
外接模仿信号从+IN、-IN端差动输入以及CS/SHDN的下降沿使转化初始化后,它的前五个时钟脉冲为采样周期,这时差动输入信号被内部电容采样。而在转化进程中,+IN、-IN端与内部电路断开衔接。为了确保转化的线性度,-IN端的电平即不能低于GND-100mV,也能高于GND+1V。+IN端的电平应确保在(GND-100mV)至(Vcc+100mV)之间。
A/D转化的数字成果将在DCLOCK端的操控下由DOUT端接连输出。假如DOUT端平常处于高阻态,则转化完毕后首先呈现低电平的标志位,随后输出从最高位到最低位的16位转化成果。
下面以MCS-51系列单片机为例,给出ADS8320与单片机接口的详细程序:
CS EQU P1.0
DOUT EQU P1.1
DCLOCK EQU P1.2
……
CONV:CLR CS
WAIT:ACALL DELAY
CLR DCLOCK
ACALL DELAY
SETB DCLOCK ;在DCLOCK端发生脉冲
MOV C,DOUT ;在DCLOCK上升沿采样
JC WAIT ;输出D OUT非零则等候
MOV R7, 16 ;读取16位转化成果
READ:CLR DCLOCK
ACALL DELAY
SETB DCLOCK :在DCLOCK端发生脉冲
MOV C,DOUT ;在DCLOCK上升沿采样
RLC R0 ;低8位移入R0
RCL R1 ;高8位移入R1
ACALL DELAY
DJNZ R7,READ ;直到读完16位
OVER:SETB CS ;转化和读数完毕,进入关断形式
……
在上面的程序中,DELAY为延时子程序,用于决议DCLOCK端时钟脉冲的高、低电平持续时刻,能够依据单片机晶振频率即指令履行时刻以及A/D转化频率凹凸的要求详细确认延时时刻的长短,以确认操控脉冲的频率。转化子程序CONV履行后将进行一次模仿信号采样和A/D转化,并将16位转化成果以高位在前、低位在后的次序读入R1和R0寄存器。
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