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16位A/D转换器MAX1166的原理及应用
MAX1166是美国ＭＡＸＩＭ公司生产的逐次逼近型１６位模数转换器,该芯片片内除集成了逐次逼近型ＡＤＣ所必须的逐次逼近寄存器ＳＡＲ、高精度比较器和控制逻辑外,还集成了时钟、４．０９６Ｖ精密参考源和接口电路,其内部结构框图如图１所示。ＭＡＸ１１６６的数据总线为８位,因此与目前广泛使用的８位微处理器连接非常方便。
ＭＡＸ１１６６的典型参数如下：
●并行数据输出接口：８位?
●采样频率：１６５ｋｓｐｓ?
●精度：最大线性误差±２ＬＳＢ,１６位无误码?
●内部参考源电压：４．０９６Ｖ?
●外部参考源电压输入范围：＋３．８～５．２５Ｖ?
●模拟电压输入范围：＋４．７５～＋５．２５Ｖ?
●数字电压输入范围：＋２．７～＋５．２５Ｖ?
●小电流?外部参考电源流为１．８ｍＡ?内部参考电源流为２．７ｍＡ?采样率在１０ｋｓｐｓ时的外部参考电源电流为０．１μＡ;
●采用２０管脚ＴＳＳＯＰ封装。
ＭＡＸ１１６６共有２０个引脚,图２为其引脚排列图,这些引脚大体可分为三类。
第一类是电源类?其中,模拟电源ＡＶＤＤ和数字电源ＤＶＤＤ应分别通过０．１μＦ的钽电容与模拟地和数字地相连接。而数字地ＤＧＮＤ和模拟地ＡＧＮＤ１、ＡＧＮＤ２通常共地。
第二类为模数信号类?其中,ＡＩＮ为模拟信号输入端;Ｄ０／Ｄ８～Ｄ７／Ｄ１５为数字量并行输出口。
第三类是控制信号类?其中ＣＳ ?输入?为转换启动端;Ｒ／ Ｃ（输入）为读取结果／模数转换控制端;ＥＯＣ（输出）用于指示转换结束;ＨＢＥＮ?输入?用来控制从总线读出的数据是转换结果的高字节还是低字节;ＲＥＦＡＤＪ为参考电源选择端,该端通过０．１μＦ钽电容与模拟地相接时?选择内部参考电源模式?而当其直接与模拟电源相接时?选择外部参考电源模式;ＲＥＦ为参考电源输入／输出端,选择内部参考电源时?该脚应通过４．７μＦ钽电容接模拟地?而选择外部参考电源时?该脚为外部参考电源输入端。
2 MAX1166的转换控制时序
ＭＡＸ１１６６的一次转换过程可分为三个阶段,即转换准备阶段、模数转换阶段和转换结果输出阶段。图３为其转换时序图。具体工作过程如下：
点击看原图
首先将Ｒ／ Ｃ管脚置低电平,然后在ＣＳ脚输入脉冲信号,ＭＡＸ１１６６会在ＣＳ的第一个脉冲信号的下降沿进入工作状态;并在ＣＳ的第二个脉冲信号下降沿启动Ａ／Ｄ转换。此脉冲信号的宽度最小应为４０ｎｓ。转换过程中,ＥＯＣ脚为高电平,并在经过约５μｓ转换完成后,ＥＯＣ脚电平变低以指示转换完成。当ＥＯＣ脚输出为低电平时,若将Ｒ／ Ｃ脚置为高电平,系统将在ＣＳ的第三个脉冲的下降沿把转换结果输出到数据总线上。
在数据转换过程中,通过检测ＥＯＣ脚的输出电平即可判断数据的转换状态。当ＥＯＣ输出为高电平时,表示数据转换仍在进行,此时不能读取数据;而当ＥＯＣ输出为低电平时,表明数据转换已经结束,此时可以读取数据。设置并行数据输出选择位ＨＢＥＮ为高电平?可读取数据高８位;而设置ＨＢＥＮ为低电平则可读取数据低８位。
ＭＡＸ１１６６有两种工作模式,即稳定工作模式和低功耗工作模式。可由管脚Ｒ／ Ｃ在ＣＳ第二个脉冲下降沿的状态来决定选择哪种工作模式,Ｒ／ Ｃ 为低电平时,选择正常工作模式,为高电平时选择低功耗工作模式。
3 典型应用电路
ＭＡＸ１１６６的总线接口为８位,该总线的接口速度相当快,可以和各种微处理器直接进行接口,因此ＭＡＸ１１６６与８位微处理器的连接电路相对比较简单。图４是ＭＡＸ１１６６和ＭＣＳ－８０５１的接口电路图。在本例中,由于单片机外围芯片仅有ＭＡＸ１１６６一片,所以,为简单起见,没有为之确定地址,即任意地址均可作为其地址。因为ＭＡＸ１１６６的ＣＳ信号脉冲宽度要求最小为４０ｎｓ,因此,对于单片机而言,只要对外部设备进行写操作,即会产生ＷＲ脉冲,其宽度为６个时钟周期。如果采用１２ＭＨｚ的晶振,其脉冲宽度为５００ｎｓ,所以可以将单片机的ＷＲ信号作为ＭＡＸ１１６６的ＣＳ输入信号。至于Ｒ／ Ｃ 、ＥＯＣ和ＨＢＥＮ等信号,只需连接到普通的锁存功能端口即可（如单片机的Ｐ１口）。
图４中,ＭＡＸ１１６６采用的是内部参考源。如果在ＣＳ信号的第二个脉冲下降沿使Ｒ／ Ｃ 为低电平,即选择了稳定工作模式,该模式的应用程序如下（该程序会将转换结果的高８位存放在片
内存储器Ａ０单元,而将低８位存放在Ａ１单元）：
ＭＯＶ Ｒ０ ? ＃Ａ０ ;数据暂存区地址
ＳＡＭＰ? ＣＬＲ Ｐ１．０ ;拉低Ｒ／ Ｃ电平,为
Ａ／Ｄ转换启动做准备
ＭＯＶＸ ＠ＤＰＴＲ?Ａ ;给ＣＳ第一个脉冲信
号,ＭＡＸ１１６６进入准
备工作状态
ＭＯＶＸ ＠ ＤＰＴＲ?Ａ ;给ＣＳ第二个脉冲信
号,启动Ａ／Ｄ转换
ＷＡＩＴ? ＪＢ Ｐ１．２? ＷＡＩＴ ;如果转换结束,则进
入读数据子程序
ＲＥＤＡ? ＳＥＴ Ｐ１．０ ;拉高Ｒ／ Ｃ电平,准备
读取数据
ＭＯＶＸ ＠ ＤＰＴＲ?Ａ ;给ＣＳ第三个脉冲信
号,开始读数据
ＳＥＴ Ｐ１．１
ＭＯＶＸ Ａ?＠ＤＰＴＲ ;读取数据高８位
ＭＯＶ ＠Ｒ０? Ａ
ＩＮＣ Ｒ０
ＣＬＲ Ｐ１．１
ＭＯＶＸ Ａ?＠ＤＰＴＲ ;读取数据低８位
ＭＯＶ ＠Ｒ０? Ａ
4 结束语
ＭＡＸ１１６６是一种１６位的Ａ／Ｄ转换器,它不仅具有分辨率高、转换速度快的特点,而且功耗低、体积小、接口方便、电路简单、动态特性良好。因而是电池供电的高精度数据采集系统的理想选择,具有广阔的应用前景。
- 转换器(141067)
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