1 导言
美国模仿器材公司（ADI）发布了一种立异的半导体制作工艺，这种工艺技能是将高电压半导体工艺与亚微米CMOS和互补双极型工艺相结合，并将该工艺命名为iCMOS（工业CMOS）。使比如工厂自动化和进程操控等高电压运用在功用、规划和节约本钱方面均得到极大提高。iCMOS能把更多的信号链路功用集成在一个尺度比曾经小许多的芯片内，而且不献身功用，将数字逻辑电路与高速模仿电路集成在一同，而且选用史无前例的小尺度封装，供给更高的功用和更低的功耗。AD7656便是选用iC-MOS工艺制作的，是高集成度、6通道16-bit逐次迫临（SAR）型ADC，内含1个2.5V基准电压源和基准缓冲器。该器材的功耗比最接近的同类双极型ADC降低了60％。AD7656在每通道250kS／s采样速率下的精度（±4LSB最大值积分线性差错）是同类产品的2倍。根据iCOMS技能制作的ADC能够满意工业范畴对高分辨率、多通道、高转化速率和低功耗的要求。
2 AD7656的特性及引脚功用
2.1 AD7656的特性
图1示出AD7656的功用框图。AD7656的首要特性如下：
●6通道16-bit逐次迫临型ADC；
●最大吞吐率为250kS／s；
●AVcc规模为4.75V-5.25V；
●低功耗：在供电电压为5V、采样速率为250kS／s时的功耗为160mW；
●宽带宽输入：输入频率为50kHz时的信噪比（SNR）为85dB；
●片上有2.5V基准电压源和基准缓冲器；
●有并行和串行接口；
●与SPI／QSPI／μWire／DSP兼容的高速串行接口；
●可通过引脚或软件办法设定输入电压规模（±10V，±5V）；
●选用iCMOS工艺技能；
●64引脚QFP。
2.2 AD7656的引脚功用
REFCAPA、REFCAPB、REFCAPC是参阅电压引脚，这几个引脚应该接去耦电容器来减小每1个ADC通道参阅缓冲器的衰减。
V1一V6是模仿输入1-6引脚，它们是模仿前端输入，对应通道的输入规模取决于RANGE引脚的界说。
AGND是模仿地，一切的模仿输入信号和外部参阅信号都要用AGND。
DVcc是5V数字电源端。
VDRIVE是逻辑电源输入，该引脚的电压取决于内部参阅电压，应接10μF或100μF的去耦电容器。
DGND是数字地，它是数字电路的参阅点。
AVcc是模仿电压输入（4.5V-5.5V），它只给ADC的内核供电。
CONVSTA／B／C是转化使能逻辑输入，每对有其相关的CONVST信号，用来发动每对或每4个或6个ADC同步采样。
CS是片选信号，逻辑低电平时使能。
RD是读信号，逻辑低电平时使能。
WR/PEFEN/DIS是写数据/参阅使能/非使能。
BUSY是忙信号输出，当转化开端时为高电平，而且在转化完毕前一向为高电平。
SER/PAR是串行/并行挑选输入信号。低电平时挑选并行接口方法，高电平时挑选串行接口方法。
DB［0］/SEL A是数据0位／挑选输出A路。
DB/SEL B是数据1位/挑选输出B路。
DB/SEL C是数据2位/挑选输出C路。
DB/DCIN C是数据3位，C路为菊花链式。
DBDCIN B是数据4位/B路为菊花链式。
DB/DCIN A是数据5位/A路为菊花链式。
DB/SCLK是数据6位/串行时钟。
DB/HBEN/DCEN是数据7位/高位使能/菊花链式使能。
DBDOUTA是数据8位/串行数据输出A。
DB/DOUTB是数据9位/串行数据输出B。
DB［10］/DOUTC是数据10位/串行数据输出C。
DB［11］/DGND是数据11位/数字地。
DB［12］、DB［13］、DB［15］是数据12位、数据13位、数据15位。
DB ［14］/REFBUFEN/DIS是数据14位/参阅缓冲使能（低电平时）/非使能（高电平时）。
RESET是复位信号输入。
RANGE是模仿输入规模挑选输入信号。
VDO是正电源端。
Vss是负电源端。
H/S SEL是硬件/软件挑选输入引脚。
W/B是字或字节方法挑选。
3 AD7656的作业原理及体系构成
3.1AD7656的作业原理
AD7656是逐次迫临型转化器，包括1个比较器、1个模／数转化器、1个逐次迫临寄存器（SAR）和1个逻辑操控单元。转化中的逐次迫临是按对分原理由操控逻辑电路完结。其大致进程如下：发动转化后，操控逻辑电路首先把逐次迫临寄存器的最高方位1，其他置0，逐次迫临寄存器的这个内容通过模/数转化后得到约为满量程输出一半的电压值。这个电压值在比较器中与输入信号进行比较。比较器的输出反应到模／数转化器，并在下一次比较前对其进行批改。在逻辑操控电路的时钟驱动下，逐次迫临寄存器不断进行比较和移位操作，直到完结最低有用位（LSB）的转化。这时逐次迫临寄存器的各位值均已确认，逐次迫临转化完结。
由于逐次迫临型模/数转化器在1个时钟周期内只能完结1位转化，N位转化需求N个时钟周期，故这种模/数转化器的采样速率不高，输入带宽也较小。它的长处是原理简略，便于完成，不存在推迟问题．适用于中速率和分辨率较高的运用场合。
AD7656包括1个低噪声、宽带盯梢坚持放大器来处理输入频率高达8MHz的信号，还具有高速并行和串行接口，然后答应该器材与微处理器（MPU）或数字信号处理器（DSP）衔接。在串行接口办法下，AD7656能供给菊花链功用，把多个ADC衔接到1个串行接口上。它能够接纳双极性输入信号，RANGE引脚和RNG位为下次在±4xVREF-±2xVREF之间转化挑选输入规模。当3个CONVST引脚衔接到一一同，答应6个片上ADC一同采样，6个ADC能够被分红3对，每对有1个相关的CONVST信号，用来发动每对或每4个或是悉数6个ADC同步采样，CONVSTA用来发动V1和V2的同步采样，CONVSTB对应的是V3和V4，CONVSTC对应的是V5和V6。
盯梢坚持放大器能够确保模／数转化器精确地转化满量程输入的正弦波信号，能够确保分辨率为16bit。盯梢坚持放大器的输入带宽比作业在最大吞吐率情况下的ADC的奈奎斯特速率还要大。AD7656能够处理频率为8MHz的输入信号。盯梢坚持放大器在CONVSTx的上升沿同步采样各自的输入信号。盯梢坚持的典型时刻为20ns，这能够使6个ADC同步采样。
AD7656有2种作业方法：串行接口方法和高速的并行接口方法。本文首要介绍并行接口方法。并行接口方法以1个字的方法来操作（W／B=0），也可选用字节的方法（W/B=1）。从并行总线上读数据时，信号SER／PAR应被置低电平。当CS和RD均为低电平时，数据线DBO-DB15将不再是高阻状况。CS信号能够被永久地置低电平，RD用来拜访转化的成果。BUSY信号为低电平时开端读操作。
AD7656有1个用来履行转化的片上振荡器，转化时刻tCONVER为3μS。转化的开端是通过脉冲调制CONVSTx信号开端的，在CONVSTx的上升沿，被选中的ADC的盯梢坚持电路会被置为坚持方法，转化开端。在CONVSTx信号的上升沿后，BUSY信号会改变，这表明转化正在进行。转化时钟是由内部发生的，转化时刻是从CONVSTx信号上升沿开端的3μS，BUSY信号会变为低电平，表明转化完毕。在BUSY信号的下降沿，盯梢坚持电路将回到盯梢方法。数据通过并行或串行接口从输出寄存器中被读出。图2示出AD7656并行接口字方法下的读操作数据流。
假如只要8bit总线被运用，那么AD7656的接口将以字节方法（W／B=I）操作，这种操作下的转化成果将通过2次读操作来拜访，每次读操作通过DB15-DB8来拜访1个8bit的数据，如图3所示。其间，tCONV为转化时刻3μS，内部时钟tQUIET为总线的抛弃时刻到下1个转化开端之间所必需的最小等待时刻，最小值为400ns；t1为读操作时的最小时刻20ns；t2为BUSY信号到RD信号之间的推迟时刻（ns）；t3为CS到RD之间的树立时刻（ns）；t4为CS到RD之间的坚持时刻（ns）；t5为RD的脉冲宽度，最小值为30ns；t6为RD下降沿后的数据拜访时刻，最大值为30ns；t7为RD上升沿之后的总线抛弃时刻，最小值为15ns，最大值为25ns。
3.2体系组成
图4所示是AD7656在并行接口状况下的外围电路衔接。其间的DVcc和AVcc分别是数字电压端和模仿电压端，它们在接入前要通过1个去耦电路，如图4所示，每个供电电压输入引脚都要衔接1个去耦电路，该电路由1只10μF和1只100nF的电容器组成。VDD、Vss和VDRIVE相同要衔接去耦电路。
AD7656的输出接到FPGA中进行数字信号的滤波处理，然后再送入数字信号处理器（DSP）进行处理。用FPGA操控引脚CONVSTA／B／C、RD和CS的状况，能够用编程的办法或硬件衔接的办法来完成。体系中的FPGA是ALTERA公司的EP1K30，DSP选用ADI公司的TS101S。此体系的外围电路比较简略，比较简略完成，具有真实的高速、高功用数字信号收集功用。
3.3运用程序举例
（1）A／D数据收集部分的初始化部分程序
4 注意事项
在制作PCB地图时，要注意将AD7656的模仿和数字部分分隔布局，并把它们放在板上的特定区域，这样能够使地层比较简略分隔，运用起来比较便利。数字地层和模仿地层应该在板上的某一处衔接到一同，能够用0Ω电阻器，也能够运用磁珠或直接用焊锡衔接。主张在布线的时分不要将数据线布在该器材的下方，由于这样做会使信号和噪声混在一同。电源线应该尽量粗一些，这样能够尽量减小电源线的脉冲搅扰。去耦电容器应尽量地接近器材，之间的连线要尽量短以减小感抗。电路的功用除了受中心ADC的影响外，还遭到各种外围辅佐电路功用的影响。
5 完毕语
本文介绍了选用先进的工业CMOS（iCMOS）工艺制作的AD7656型模，数转化器，并将它运用在数字收集体系中。多通道模/数转化器同步采样技能提高了数字信号处理的速度和精度。AD7656的外围电路装备简略，运用范畴也会越来越广泛。
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