１、ＡＤＳ１２１６概述
ＡＤＳ１２１６是Ｂｕｒｒ－Ｂｒｏｗｎ产品线中的一款新式、高精度、宽动态规模、Δ－∑型８通道２４位ＡＤＣ。它经过ＳＰＩ接口与外界进行信息交流，具有２２位有用分辨率，作业电压规模为２．７Ｖ～５．２５Ｖ。该器材能够经过挑选内部缓冲来进步阻抗，并可供应全量程电压５０％的偏移校对，此外，ＡＤＳ１２１６还具有表里两种参阅电压供应方法。
ＡＤＳ１２１６首要运用于工业进程操控、液态／气态色谱仪、血液剖析、智能变送器、便携式仪器、压力传感器以及其它一些要求高精度、低功耗的丈量仪器中。ＡＤＳ１２１６的首要特点如下：
●低非线性度：０．００１５％；
●选用单周期转化形式；
●功耗小于１ｍＷ；
●可装备为８路差分输入；
●具有可编程增益扩大器，Ｇ＝１时，可供应２２位有用分辨率； Ｇ＝ １２８时，可供应１９位有用分辨率；
●带有ＳＰＩ通讯接口；
●数据输出速率在１０Ｈｚ～１ｋＨｚ内可编程；
●具有芯片自校准功用。
２、ＡＤＳ１２１６的结构原理及寄存器功用
２．１ ＡＤＳ１２１６的内部结构及作业原理
图１所示为ＡＤＳ１２１６的内部结构和外部首要引脚。ＡＤＳ１２１６内部首要由模仿多路开关（ＭＵＸ）、输入缓冲器（ＢＵＦ）、可编程增益扩大器（ＰＧＡ）、二阶Δ－∑调制器、可编程数字滤波器、微操控器、１６个状况／操控寄存器、１２８字节ＲＡＭ、串行ＳＰＩ接口、两个８位ＤＡＣ、内部参阅电压产生器以及时钟发生器等组成。其间，输入多路挑选器（ＭＵＸ）首要用来供应八路模仿输入差分组合。当模仿输入的通道１被挑选为正差分输入通道时，其他的通道则可被选作负的差分输入端。这样，其共地端引脚ＡＩＮＣＯＭ就能够十分方便地完结八通道差分输入。ＡＤＳ１２１６内部还有一个二极管温度传感器，它是否作业可经过对内部ＭＵＸ寄存器的装备来挑选。
输入缓冲器（ＢＵＦ）用于在信号通路中隔离开关电容器阵列与外部电路。在没有输入缓冲器时，ＡＤＳ１２１６的输入阻抗为５ＭΩ，当运用ＡＤＳ１２１６内部缓冲器时，其输入电压的动摇减小，输入电流增大。其内部输入缓冲器是经过ＢＵＦＦＥＲ引脚和内部ＡＣＲ寄存器的ＢＵＦＦＥＲ位一起操控的。
ＡＤＳ１２１６内部的可编程增益扩大器（ＰＧＡ）的扩大倍数能够经过ＡＣＲ寄存器设定为１到１２８，增益步长为２。
ＡＤＳ１２１６内部的调节器是一个二阶Δ－∑体系。调节器以ｆＭＯＤ的频率作业，ｆＭＯＤ时钟频率来自外部时钟ｆＯＳＣ。频率的切割来自设置寄存器（ＳＥＴＵＰ）的ＳＰＥＥＤ位。设计时，经过ＳＰＥＥＤ位为１或０能够将ｆＭＯＤ的频率设置为ｆＯＳＣ／２５６或ｆＯＳＣ／１２８。
经过数字滤波器可进步ＡＤＣ的转化精度和分辨率。数字滤波有必定的树立时刻。ＡＤＳ１２１６内部能够分为快速树立、ｓｉｎｃ２或ｓｉｎｃ３三种滤波方法。快速方法树立时刻最短，但滤波精度也最低，而ｓｉｎｃ３的树立时刻最长，但滤波精度最高。
ＡＤＳ１２１６供应有两种参阅电压供应方法，上电默许参阅电压是内部２．５Ｖ。参阅电压的挑选可经过ＳＥＴＵＰ寄存器的设置来完结。内部参阅电压可挑选１．２５Ｖ或２．５Ｖ。参阅电压输出端应该有一个０．１μＦ的电容接地。外部参阅电压是差动输入，输入规模为０～２．５Ｖ。经过ＡＤＳ１２１６的ＶＲＣＡＰ引脚可为内部参阅电压供应一个旁路电容以滤除内部参阅电压的噪声，当运用外部参阅电压时，该脚能够不连。
ＡＤＳ１２１６选用四线制（时钟信号线ＳＣＬＫ、数据输入线ＤＩＮ、数据输出线ＤＯＵＴ以及片选线ＣＳ）ＳＰＩ通讯方法。ＳＰＩ的最大通讯时钟可达ｆｏｓｃ／４。ＡＤＳ１２１６只能作业在ＳＰＩ通讯的从形式下，可经过各种主操控器（如单片机等）给它发送同步传送指令。在ＳＰＩ传送进程中，数据被同步地发送和接纳，ＳＣＬＫ和ＤＩＮ、ＤＯＵＴ同步移动。图２所示是ＳＰＩ通讯时序联系，其间ＰＯＬ信号用来操控时钟脉冲的极性。经过ＰＯＬ可挑选ＳＣＬＫ是高电平有用仍是低电平有用。
ＡＤＳ１２１６运用两种典型的存储器：寄存器和ＲＡＭ。１６个寄存器可直接操控ＡＤＳ１２１６的作业进程，并且这１６个寄存器能够被直接读写。实践上，这些寄存器包含了一切用来装备ＡＤＳ１２１６的部分，比方数据格局、通道挑选、参阅电压设置等。
整个器材作业进程的树立可经过对１６个独立的寄存器的设置来完结。读或写寄存器或存储器都是以字节为单位的。而寄存器与ＲＡＭ之间的数据传输则是以块为根底来进行的。ＲＡＭ和寄存器之间是彼此独立的。
内部存储器（包含寄存器和ＲＡＭ）的地址均为线性的，寄存器地址为００Ｈ～０ＦＨ。为便于八通道数据独立存储以及同寄存器之间进行数据的块传输，１２８字节ＲＡＭ被划分红８个彼此独立的块。每一个块的偏移量均为００Ｈ～０ＦＨ。所以，每块各单元的地址能够看作块地址和偏移量的组合。如地址１４Ｈ则等于第一个ＲＡＭ块且偏移量为０４Ｈ的单元。
ＡＤＳ１２１６的同步操作可利用外部时刻供应一个准确的同步以用于Ａ／Ｄ转化。它既可经过芯片的ＤＳＹＮＣ引脚供应，也可经过内部ＤＳＹＮＣ指令供应。
２．２ ＡＤＳ１２１６首要寄存器功用
在ＡＤＳ１２１６的１６个寄存器中有五种寄存器是最首要的，表１为这五种寄存器的操作格局。
表1 ADS1216的首要寄存器格局
（１）ＳＥＴＵＰ寄存器（地址为００Ｈ），为树立寄存器；复位值为ｘｘｘ ０１１１０。该寄存器的前三个ＩＤ位由出厂设定；ＳＰＥＥＤ为多路挑选器时钟速度，为０时，ｆＭＯＤ＝ｆＯＳＣ／１２８；为１时，ｆＭＯＤ＝ｆＯＳＣ／２５６；ＲＥＦ ＥＮ用于挑选参阅电压，为０时，运用内部参阅；为１时运用外部参阅；当ＲＥＦ ＨＩ为０时，内部参阅电压为１．２５Ｖ；为１时内部参阅为２．５Ｖ；ＢＵＦ ＥＮ用于挑选缓冲，为０表明未运用内部缓冲；为１表明运用内部缓冲；ＢＩＴ ＯＲＤＥＲ用于表明数据缓冲器数据位的输出次序；为０表明高位在先，为１表明低位在先。
（２）ＭＵＸ寄存器（地址０１Ｈ），为多路挑选器操控寄存器；复位值为０１Ｈ。其间的ＰＧＡ２？ＰＧＡ１？ＰＧＡ０用于可编程增益扩大倍数的挑选，详细为：０００＝１， ００１＝２，０１０＝４，０１１＝８，…？１１１＝１２８。
（３）ＡＣＲ寄存器（地址为０２Ｈ），为模仿操控寄存器；复位值为００Ｈ。其间ＤＲＤＹ为数据准备好信号（只读）；Ｕ／Ｂ用于表明数据格局，０为双极性，１为单极性；ＳＭＯＤＥ１和ＳＭＯＤＥ０用于设置滤波形式，００为主动；０１为快速树立滤波形式，１０为Ｓｉｎｃ２滤波方法； １１为Ｓｉｎｃ３滤波；ＤＥＣ１０、ＤＥＣ０９和ＤＥＣ０ ８是采样频率的高三位。
（４）ＥＤＣＤ寄存器（地址０８Ｈ），为采样时刻寄存器（低八位），复位值为８０Ｈ。其间，ＰＳＥＬ３？ＰＳＥＬ２？ＰＳＥＬ１？ＰＳＥＬ０和ＮＳＥＬ３？ＮＳＥＬ２？ＮＳＥＬ１？ＮＳＥＬ０别离用于正、负通道挑选，００００～０１１１别离表明通道ＡＩＮ０～ＡＩＮ７，１ＸＸＸ表明ＡＩＮＣＯＭ？除均为０或１外？，１１１１表明温度传感器作业。
（５）Ｍ／ＤＥＣ１寄存器（地址为０９Ｈ），为形式和采样频率寄存器，复位值为０７Ｈ。ＡＤＳ１２１６的采样时刻改动规模是２０～２０４７（１１位），ＤＥＣ０寄存器是其低八位，而１１位中的高三位在Ｍ／ＤＥＣ１寄存器中，默许的采样频率是１０Ｈｚ（晶振为２．４５７６Ｈｚ）。
３、ＡＤＳ１２１６的运用
３．１ ＡＤＳ１２１６与单片机Ｃ８０５１Ｆ０２０的接口
Ｃ８０５１Ｆ０２０（简称Ｆ０２０）是美国Ｃｙｇｎａｌ公司推出的一种混合信号ＳＯＣ型８位单片机。它可用硬件完结ＳＰＩ串行接口，因此在与ＡＤＳ１２１６进行通讯时，能够省去一般Ｉ／Ｏ口模仿ＳＰＩ通讯的费事，而直接选用Ｆ０２０内部的ＳＰＩ通讯操控寄存器进行设置，然后方便地完结与ＡＤＳ１２１６的通讯。笔者在实践规划中，选用一片Ｆ０２０操控四片ＡＤＳ１２１６完结了海水中向上幅照度和向下辐亮度各１２个波段的光信号检测。为了简洁起见，图３给出了一片ＡＤＳ１２１６与Ｆ０２０之间的接口电路。图３中，ＡＤＳ１２１６与Ｃ８０５１Ｆ０２０的接口信号有ＳＣＬＫ、Ｄｉｎ、Ｄｏｕｔ、ＣＳ、数据准备好信号ＤＲＤＹ、Ａ／Ｄ转化同步信号ＤＳＹＮＣ以及内部缓冲器使能信号ＢＵＦＦＥＲ。其间ＳＣＬＫ、Ｄｉｎ、Ｄｏｕｔ别离衔接在Ｆ０２０的Ｐ０．２、Ｐ０．３、Ｐ０．４，这三个引脚经过Ｆ０２０内部的ＳＰＩ操控寄存器被装备为ＳＰＩ通讯端口，而将其它的信号线直接衔接在Ｆ０２０的一般Ｉ／Ｏ口便能够进行位控或状况位的读取。
３．２ 软件流程
依据规划要求，在将本体系运用于海洋光学浮标光学幅照度、辐亮度丈量仪中时，针对详细的运用，其首要部分的程序流程如图４所示。
４、小结
经过的规划及试验，在运用ＡＤＳ１２１６时，应留意以下几点：
（１）在ＡＤＳ１２１６片外要将其模仿地和数字地衔接在一起，不然ＡＤＳ１２１６将无法正常作业。
（２）在规划印刷电路板时，应将外部晶振尽可能地接近ＡＤＳ１２１６，笔者在试验中发现：晶振离ＡＤＳ１２１６越远，其输入时序的幅值越小，当幅值太小时，能够经过减小接入晶振两头的电容来增大其幅值，其规模应在０～２０ｐＦ之间。
（３）在运用ＳＰＩ通讯时，有必要留意单片机和ＡＤＳ１２１６的ＳＣＬＫ极性，经过ＰＯＬ引脚的设置可使主操控器和ＡＤＳ１２１６的ＳＣＬＫ极性保持一致。
（４）为了得到安稳的转化成果，每次改动通道和发送同步信号前，应先添加一段延时，该延时时刻应随ＡＤ采样频率和滤波方法的改动而改动。
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